Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

The influence of structural gradient on the local mechanical properties in the Al2O3 – Ni composites

Remigiusz Robert Nowacki

Abstract

In this study, the influence of gradient concentration of metal particles on mechanical properties in the alumina matrix ceramic-nickel composites was determined. What is more, manufacturing parameters affecting the reinforcement formation were comprehensively examined. Centrifugal slip casting method was chosen for the composite fabrication. The optical microscope was employed to characterize examined samples. Microscopic observation of samples cross-sections was carried out in order to assess structural gradient. Hardness and KIc coefficient was evaluated with a use of Vickers hardness tester. KIc coefficient was calculated on the basis of the crack length measurement. It was found that centrifugal slip casting method provides graded distribution of metal particles in all samples. Microscopic observation revealed that specimens made from aqueous based slurries with 50 vol.% content of solid phase in comparison with 55 vol.% obtain better gradient concentration of metal particles. The distribution of metal particles can be controlled by angular velocity. Two different magnitudes of this parameter were tested – 800 and 1800 rpm. Greater angular speed led to uniform metal particles distribution. It may be concluded that presence of nickel particles in alumina contributed both to the increase of fracture toughness and to the hardness decrease.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Remigiusz Robert Nowacki (FMSE) Remigiusz Robert Nowacki,, Faculty of Materials Science and Engineering (FMSE)
Title in Polish
Wpływ gradientu struktury w kompozycie Al2O3 - Ni na lokalne właściwości mechaniczne
Supervisor
Waldemar Kaszuwara (FMSE/DCFM) Waldemar Kaszuwara,, Division of Construction and Functional Materials (FMSE/DCFM)Faculty of Materials Science and Engineering (FMSE)
Certifying unit
Faculty of Materials Science and Engineering (FMSE)
Affiliation unit
Division of Construction and Functional Materials (FMSE/DCFM)
Study subject / specialization
, Inżynieria Materiałowa
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
16-02-2016
Issue date (year)
2016
Internal identifier
IM-D.001990
Reviewers
Katarzyna Konopka (FMSE/DSMP) Katarzyna Konopka,, Division of Ceramic Materials and Polymers (FMSE/DSMP)Faculty of Materials Science and Engineering (FMSE)
Keywords in Polish
odlewanie odśrodkowe mas lejnych (CSC), funkcjonalne materiały z gradientem, kompozyty ceramika-metal, Al2O3-Ni
Keywords in English
Centrifugal slip casting (CSC), functionally graded materials (FGMs), ceramic-metal composites, Al2O3-Ni system
Abstract in Polish
W ramach niniejszej pracy przeprowadzono badania wpływu gradientu struktury na właściwości mechaniczne kompozytu Al2O3 – Ni. Sprawdzono, jak parametry wytwarzania wpływają na sposób rozmieszczenia cząstek zbrojenia w osnowie. Próbki do badań otrzymano metodą odlewania odśrodkowego mas lejnych. Mikrostrukturę kompozytów scharakteryzowano na podstawie obserwacji z wykorzystaniem mikroskopu świetlnego. Obserwacje mikrostruktury prowadzono na przekroju poprzecznym próbek przy niewielkich powiększeniach (5-20x), w celu stwierdzenia obecności gradientu cząstek niklu w materiale. Właściwości mechaniczne takie jak twardość i odporność na pękanie zostały wyznaczone za pomocą badania twardości. W celu wyznaczenia wartości współczynnika KIc dokonano obserwacji odcisków i wychodzących z ich naroży spękań przy użyciu skaningowego mikroskopu elektronowego. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że metoda odlewania odśrodkowego pozwala uzyskać materiał kompozytowy z gradientem fazy metalicznej. Obserwacje mikroskopowe ujawniły, że próbki o 50% objętości fazy stałej charakteryzują się wyraźniejszym gradientem cząstek niklu, niż próbki o 55% objętości fazy stałej. Wpływ na dystrybucję cząstek zbrojenia w osnowie ma także prędkość obrotowa odlewania. Zastosowano 2 różne prędkości – 800 i 1800 obr/min, przy czym próbki otrzymane na drodze odlewania odśrodkowego z wyższą prędkości charakteryzują się wyraźniejszym gradientem cząstek niklu. Pomiary twardości i obliczona na jej podstawie wartość KIc pozwala stwierdzić, iż obecność cząstek niklu w osnowie poprawia jej odporność na kruche pękanie, kosztem zmniejszającej się twardości.
File
  • File: 1
    Praca Inż - Remigiusz Nowacki 10.02.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 8051

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT3ec77b156789485598503f358c7c904d/
URN
urn:pw-repo:WUT3ec77b156789485598503f358c7c904d

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page