Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

The influence of metallic components on the structure of Al2O3-Cu-Mo hybrid composites

Agata Łukasiak

Abstract

The purpose of this work was to examine the influence on the mutual ratio of metallic elements on the phase structure and the basic properties of Al2O3-Cu-Mo composites materials obtained by slip casting method. At the beginning, the powders used to produce the samples were characterized by observations on the scanning electron microscope (SEM), analysis of chemical and phase composition and measurement of average particle size by laser diffraction method. The starting powders had chemical and phase composition consistent with the manufacturer's assurances. Ceramic slurries were prepared and subjected to rheological tests. In the next stage, the slurries formed as a result of mixing the components together in appropriate proportions were cast into gypsum moulds, dried in a laboratory dryer and baked at the temperature of 1400°C. In this way 7 series of samples with different contents of metallic components were produced. Rheological studies have shown that the produced slurries have the character of non-Newtonian liquid diluted with shear, the viscosity of which decreases with the increase in shear rate. Additionally, it was observed that with the increase of molybdenum content in the slips, their viscosity increases. In order to analyse the microstructure, microscopic observations were made on an optical microscope and scanning electron microscope. It turned out that the particles of the metallic phase are evenly distributed in the ceramic matrix and are characterized by irregular shape and different sizes. Microscopic observations did not show cracks or delamination on the surface between phases. For the obtained sintered samples, selected physical properties were determined and a phase analysis was carried out. The result of study based on selected physical properties shows that the apparent density and relative density values for Al2O3-Cu-Mo 20/80 decrease with increasing molybdenum content after reaching the maximum value for the composite. It was observed that the addition of 20 vol.% molybdenum causes a decrease in the absorbability and porosity of the composite, however, further increase in the content of this component increases the value of these properties. On the other hand, molybdenum content slightly influences the value of linear and volumetric shrinkage of the composite. The analysis of phase composition shows that no new phase was formed in any of the composites during the sintering process. The microhardness test showed that the addition of 20 vol.% of molybdenum to the composite causes an increase in hardness, while a further increase in the content of this component reduces the hardness achieved.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Agata Łukasiak (FMSE) Agata Łukasiak,, Faculty of Materials Science and Engineering (FMSE)
Title in Polish
Wpływ udziału komponentów metalicznych na budowę kompozytów hybrydowych Al2O3 – Cu-Mo
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
08-02-2019
Issue date (year)
2019
Internal identifier
IM-D.002359
Reviewers
Dariusz Oleszak (FMSE/DCFM) Dariusz Oleszak,, Division of Construction and Functional Materials (FMSE/DCFM)Faculty of Materials Science and Engineering (FMSE) Waldemar Kaszuwara (FMSE/DCFM) Waldemar Kaszuwara,, Division of Construction and Functional Materials (FMSE/DCFM)Faculty of Materials Science and Engineering (FMSE)
Keywords in Polish
Kompozyty hybrydowe, kompozyty Al2O3-Cu-Mo, odlewanie z mas lejnych, tlenek glinu, molibden, miedź, kompozyty ceramika-metal
Keywords in English
Hybrid composites, Al2O3-Cu-Mo composites, slip casting, aluminium oxide, molybdenum, copper, ceramic-metal composites
Abstract in Polish
Celem niniejszej pracy było zbadanie wpływu wzajemnego stosunku pierwiastków metalicznych na strukturę fazową i podstawowe właściwości kompozytów Al2O3-Cu-Mo otrzymanych metodą odlewania mas lejnych. Na wstępie scharakteryzowano użyte do wytworzenia próbek proszki, poprzez obserwacje na skaningowym mikroskopie elektronowym, analizę składu chemicznego oraz fazowego oraz pomiar średniej wielkości cząstek metodą dyfrakcji wiązki promieniowania laserowego. Proszki wyjściowe miały zgodny z zapewnieniami producenta skład chemiczny i fazowy. Przygotowano masy lejne, które zostały poddane badaniom reologicznym. W następnym etapie masy lejne powstałe w wyniku zmieszania ze sobą składników w odpowiednich proporcjach zostały odlane do form gipsowych, wysuszone w suszarce laboratoryjnej i spieczone w temperaturze 1400°C. W ten sposób wytworzono 7 serii próbek o różnej zawartości składników metalicznych. Z badań reologicznych wynika, że wytworzone masy lejne mają charakter płynów nienewtonowskich rozrzedzonych ścinaniem, których lepkość maleje ze wzrostem szybkości ścinania. Dodatkowo zauważono, że wraz ze wzrostem zawartości molibdenu w masie lejnej zwiększa się ich lepkość. W celu analizy mikrostruktury przeprowadzono obserwacje mikroskopowe za pomocą mikroskopu optycznego oraz skaningowego mikroskopu elektronowego. Stwierdzono, że cząstki fazy metalicznej są równomiernie rozmieszczone w ceramicznej osnowie oraz charakteryzują się nieregularnym kształtem i są różnych rozmiarów. Obserwacje mikroskopowe nie wykazały pęknięć, ani rozwarstwień na powierzchni pomiędzy fazami. Dla uzyskanych spieków wyznaczone zostały wybrane właściwości fizyczne oraz przeprowadzona została analiza fazowa. Próbki charakteryzowały się dobrym zagęszczeniem na poziomie >80%. Z przeprowadzonego badania wybranych właściwości fizycznych wynika, że wartość gęstości pozornej oraz gęstości względnej po osiągnięciu maksimum dla kompozytu Al2O3-Cu-Mo 20/80 maleje wraz ze wzrostem zawartości molibdenu. Zauważono, że dodatek 20% obj. molibdenu prowadzi do zmniejszenia nasiąkliwości i porowatości kompozytu, jednak dalszy wzrost zawartości tego komponentu zwiększa wartość tych właściwości. Natomiast zawartość molibdenu nieznacznie wpływa na wartość skurczliwości liniowej i objętościowej kompozytu. Z analizy składu fazowego wynika, że podczas procesu spiekania w żadnym z kompozytów nie powstała nowa faza. W wyniku przeprowadzonego badania mikrotwardości wykazano, że dodatek 20% obj. Mo do kompozytu powoduje zwiększenie twardości natomiast dalszy wzrost zawartości tego komponentu zmniejsza osiąganą twardość.
File
  • File: 1
    Praca_inżynierska-Agata_Łukasiak-ostateczna_wersja.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 30797

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUTf030ef1b61dc4a5688a7950e8544eb8f/
URN
urn:pw-repo:WUTf030ef1b61dc4a5688a7950e8544eb8f

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page