ZrO2-Ni composites - properties and characterization

Justyna Zygmuntowicz , Paweł Falkowski , Aleksandra Miazga , Katarzyna Konopka

Abstract

In recent years dynamic progress has been seen in almost all areas of engineering materials. It has contributed to the development of new, innovative materials such as composite materials. Nowadays, a great deal of research is focused on ceramic/metal composites due to their potential to be used in many applications. An example of such a material is ZrO2-Ni composites. This paper describes ZrO2-Ni composites formed by uniaxial pressing and sintering in an argon atmosphere. The microstructure, selected physical and mechanical properties such as hardness, fracture toughness and the biaxial strength of the composites were investigated. The sintered composites had a relative density close to 99% of the theoretical density. The distribution of the component phases was uniform. It was found that the presence of Ni particles affects the mechanical properties of the ZrO2 matrix. It was also revealed that the composites exhibit a lower bending strength than ceramic materials obtained under the same conditions. The composites show a decrease in hardness in regard to the hardness of monolithic ZrO2. The presence of Ni particles in the composites causes dissipation of propagating crack energy, which results in an increased fracture toughness value measured for ZrO2-Ni composites in comparison to the value obtained for monolithic zirconia.
Author Justyna Zygmuntowicz ZMCP
Justyna Zygmuntowicz,,
- Division of Ceramic Materials and Polymers
, Paweł Falkowski KTCh
Paweł Falkowski,,
- Chair of Chemical Technology
, Aleksandra Miazga ZMCP
Aleksandra Miazga,,
- Division of Ceramic Materials and Polymers
, Katarzyna Konopka ZMCP
Katarzyna Konopka,,
- Division of Ceramic Materials and Polymers
Other language title versionsKompozyty ZrO2-Ni - właściwości i chatakterystyka
Journal seriesComposites, Theory and Practice, ISSN 2084-6096, e-ISSN 2299-128X
Issue year2016
Vol16
No4
Pages249-254
Publication size in sheets0.5
Keywords in Polishkompozyty ZrO2-Ni, prasowanie jednoosiowe, właściwości mechaniczne
Keywords in Englishcomposites ZrO2-Ni, uniaxial pressing, mechanical properties
Abstract in PolishDynamiczny postęp, jaki miał miejsce w ostatnich latach, widoczny jest praktycznie w każdym obszarze inżynierii materiałowej.Przyczynił się on do opracowania nowych materiałów, takich jak materiały kompozytowe. Obecnie, wiele badań dotyczy kompozytów ceramika/metal ze względu na ich duży potencjał aplikacyjny. Przykładem materiału z tej grupy jest kompozyt ZrO2-Ni. W artykule opisano kompozyty o osnowie tetragonalnego tlenku cyrkonu z dodatkiem niklu formowane na drodze prasowania jednoosiowego oraz spiekane w atmosferze argonu. W pracy opisano mikrostrukturę, wybrane właściwości fizyczne oraz właściwości mechaniczne, takie jak: twardość i odporność na kruche pękanie oraz wytrzymałość mechaniczną na zginanie otrzymanych spieków. Otrzymane spieki charakteryzowały się gęstością względną na poziomie 99% gęsto- ści teoretycznej oraz jednorodnym rozmieszczeniem obu faz w mikrostrukturze kompozytu. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono wpływ cząstek Ni na właściwości mechanicznych ZrO2. Stwierdzono, że kompozyty wykazują niższą wytrzymałość na zginanie niż materiały ceramiczne uzyskiwane w tych samych warunkach. Kompozyty wykazują spadek twardości w odniesieniu do twardości monolitycznego ZrO2. Obecność Ni w kompozytach prowadzi do rozpraszania energii pęknięcia, co powoduje wzrost wartości odporności na kruche pękanie kompozytów ZrO2-Ni w porównaniu do wartości uzyskanych dla monolitycznego ZrO2.
URL http://www.kompozyty.ptmk.net/pliczki/pliki/9_2016_t4_Zygmuntowicz.pdf
Languageen angielski
File
Comp. Theory and Practice 16 (2016) 249-254.pdf (file archived - login or check accessibility on faculty) Comp. Theory and Practice 16 (2016) 249-254.pdf 4.44 MB
Score (nominal)11
ScoreMinisterial score = 11.0, 28-11-2017, ArticleFromJournal
Ministerial score (2013-2016) = 11.0, 28-11-2017, ArticleFromJournal
Citation count*0
Cite
Share Share



* presented citation count is obtained through Internet information analysis and it is close to the number calculated by the Publish or Perish system.
Back