Effects of the nickel oxalate precursor and SPS consolidation process on properties of $Ni/Al_{2}O_{3}$ composites
PBN-AR
Instytucja
Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki (Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie)
Informacje podstawowe
Główny język publikacji
EN
Czasopismo
Materiały Ceramiczne
ISSN
1505-1269
EISSN
Wydawca
Polskie Towarzystwo Ceramiczne
DOI
Rok publikacji
2013
Numer zeszytu
2
Strony od-do
227--234
Numer tomu
65
Link do pełnego tekstu
Identyfikator DOI
Liczba arkuszy
0.57
Słowa kluczowe
EN
SPS
Ni
nickel oxalate
Al2O3
microstructure-final
PL
Al2O3
Ni
szczawian niklu
SPS
mikrostruktura finalna
Streszczenia
Język
EN
Treść
A precipitation-calcination method based on nickel oxalate reduction was used to obtain nickel nanoparticles dispersed within alumina powder. The powder was SPS consolidated to manufacture Ni/Al2O3 composites, containing a nickel additive of 1.7 vol.% and 10 vol.%. Two ways of incorporation of the nickel oxalate particles into the alumina powder were applied: (i) attrition milling assisted dispersion of a mixture of the dried powder of precipitation derived nickel oxalate and the alumina one in ethanol, (ii) direct precipitation of nickel oxalate on alumina particles. The SPS sintering of the studied powders was carried out for 7 min at 1400 °C under a pressure of 20 MPa in an argon atmosphere with purity 5.0 (99.999%). XRD and TEM measurements were performed to characterize the phase composition and morphology of the powders, respectively. XRD, microstructural (SEM/EDS) and mechanical tests were carried out for sintered bodies. It has been stated that agglomerated nanoparticles of nickel oxalate were the precursor of nano-nickel in the studied Ni-alumina powders. The way of incorporation of the nickel oxalate precursor and SPS sintering influenced the microstructure and properties of the Ni/Al2O3 composites. The segregation of nickel enhanced with the SPS sintering has been detected in the composite microstructure. The Ni/Al2O3 composites showed increased hardness, fracture toughness and abrasive resistance when compared to alumina with no nickelic particles.
Język
PL
Treść
Metoda strącania szczawianu niklu i jego prażenia w warunkach redukcyjnych została wykorzystana do otrzymania nanocząstek niklu rozproszonych w proszku tlenku glinu. Proszek ten konsolidowano za pomocą metody SPS, aby wytworzyć kompozyty Ni/Al2O3, zawierające 1,7% obj. i 10% obj. niklu. Zastosowano dwa sposoby wprowadzania cząstek szczawianu nikli: (1) rozpraszanie mieszaniny strąconego i wysuszonego proszku szczawianu niklu w proszku Al2O3, wspomagane mieleniem atrycyjnym w etanolu, (2) bezpośrednie strącanie szczawianu niklu na cząstkach tlenku glinu. Spiekanie SPS badanych proszków przeprowadzono w 1400 °C przez 7 min, stosując ciśnienie 20 MPa i atmosferę argonu o czystości 99,999%. Rentgenowską analizę fazową i mikroskopię transmisyjną wykorzystano do określenia odpowiednio składu fazowego i morfologii proszków. Rentgenowską analizę fazową, badania mikrostrukturalne metodą mikroskopii skaningowej połączonej z EDS i badania właściwości mechanicznych przeprowadzono w przypadku spieczonych materiałów. Stwierdzono, że zaglomerowane nanocząstki szczawianu niklu stanowiły prekursor nanocząstek niklu w badanych proszkach tlenku glinu. Mikrostruktura i właściwości kompozytów Ni/Al2O3 były zależne od sposobu wprowadzania prekursora szczawianowego i zastosowanej metody spiekania (SPS). Zaobserwowano segregację niklu w mikrostrukturze kompozytów, wzmocnioną spiekaniem w warunkach SPS. Kompozyty Ni/Al2O3 pokazały zwiększoną twardość, odporność na pękanie i odporność na zużycie ścierne w porównaniu z tlenkiem glinu bez wtrąceń niklowych.
Cechy publikacji
original article
peer-reviewed
Inne
System-identifier
idp:079796