Vysokorychlostní slinování keramických materiálů
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Moderní keramické materiály plní klíčové funkce v řadě aplikací ve všech průmyslových odvětvích. Proces přípravy moderních keramických materiálů zahrnuje důležitý technologický krok – slinování. V posledních letech se využívá technologií, které používají ke slinování elektrická pole. Tyto technologie se nazývají nekonvenční technologie slinování (např. Spark Plasma Sintering, Flash Sintering) a znamenají slibný pokrok ve výrobě pokročilých keramických materiálů. Tyto nové technologie se vyznačují časovou i energetickou úsporností a také lepšími dosažitelnými užitnými vlastnostmi materiálů. V posledních letech je slinování pomocí Spark Plasma Sintering předmětem mnoha výzkumů. Dosud však nejsou všechny okolnosti slinování v Spark Plasma Sintering úplně vysvětleny. Úlohou této práce bylo shrnout poznatky o přípravě pokročilých keramických materiálů pomocí nekonvenčních technologií slinování. Dále byl pomocí experimentů sledován vliv rychlosti ohřevu slinování v Spark Plasma Sintering na velikost aktivační energie slinování, která je potřebná pro slinování materiálu ZrO2 + 3 mol. % Y2O3 s ohledem na mikrostrukturu. V rámci práce se prokázala časová i energetická úspornost vyšších rychlostí ohřevu (750 °C/min oproti 50 °C/min) při použití technologie Spark Plasma Sintering. Relativní hustota vzorků vyrobených různou rychlostí ohřevu za konstantního tlaku se téměř neměnila. Vyššími rychlostmi bylo ovšem dosaženo vysoké relativní hustoty a smrštění už při nižších teplotách. Metodou Master Sintering Curve bylo zjištěno, že aktivační energie slinování klesá při zvyšování rychlosti ohřevu slinování.
Modern ceramic materials are of a key function in a number of applications in all industrial sectors. The process of preparation of the modern ceramic materials includes an important technological step – sintering. Recently methods operating also with sintering by an electric field have been used. These methods are called non-conventional sintering methods (Spark Plasma Sintering, Flash Sintering etc.) and they represent a promising progress in the manufacturing of advanced ceramic materials. These methods provides time and energy saving, and materials produced by these technologies can achieve better specific properties. The sintering in Spark Plasma Sintering have been in the past few years subject of intensive research. Nevertheless, all the sintering conditions (for example the sintering mechanism) in Spark Plasma Sintering are not completely clarified. The aim of this thesis is to summarize the findings about the preparation of advanced ceramic materials using the non-conventional methods of sintering. During experimental work, the effect of the heating rate while sintering by the Spark Plasma Sintering method on the amount of activation energy of sintering that is needed for sintering of the material ZrO2 + 3 mol. % Y2O3 with regard to the microstructure has been investigated. During the thesis was proved that the time and energetic efficiency is increased using the Spark Plasma Sintering method with higher rating rate (50 °C/min compared to 750 °C/min). The relative densities of samples manufactured by using different heating rate with constant pressure stayed almost unchanged. By using higher heating rates, it was possible to achieve a high relative density and shrinkage already at lower temperature. The method of Master Sintering Curve proved that the activation energy of sintering decreases when higher heating rates of sintering were used.
Modern ceramic materials are of a key function in a number of applications in all industrial sectors. The process of preparation of the modern ceramic materials includes an important technological step – sintering. Recently methods operating also with sintering by an electric field have been used. These methods are called non-conventional sintering methods (Spark Plasma Sintering, Flash Sintering etc.) and they represent a promising progress in the manufacturing of advanced ceramic materials. These methods provides time and energy saving, and materials produced by these technologies can achieve better specific properties. The sintering in Spark Plasma Sintering have been in the past few years subject of intensive research. Nevertheless, all the sintering conditions (for example the sintering mechanism) in Spark Plasma Sintering are not completely clarified. The aim of this thesis is to summarize the findings about the preparation of advanced ceramic materials using the non-conventional methods of sintering. During experimental work, the effect of the heating rate while sintering by the Spark Plasma Sintering method on the amount of activation energy of sintering that is needed for sintering of the material ZrO2 + 3 mol. % Y2O3 with regard to the microstructure has been investigated. During the thesis was proved that the time and energetic efficiency is increased using the Spark Plasma Sintering method with higher rating rate (50 °C/min compared to 750 °C/min). The relative densities of samples manufactured by using different heating rate with constant pressure stayed almost unchanged. By using higher heating rates, it was possible to achieve a high relative density and shrinkage already at lower temperature. The method of Master Sintering Curve proved that the activation energy of sintering decreases when higher heating rates of sintering were used.
Description
Citation
CHVÍLA, M. Vysokorychlostní slinování keramických materiálů [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2019.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Materiálové inženýrství
Comittee
doc. Ing. Libor Pantělejev, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Bohumil Pacal, CSc. (místopředseda)
prof. Ing. Stanislav Věchet, CSc. (člen)
Ing. Martin Juliš, Ph.D. (člen)
doc. RNDr. Karel Obrtlík, CSc. (člen)
doc. Ing. Klára Částková, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2019-06-10
Defence
Jaká metoda byla požita k určení střední velikosti zrna?
Jak byla snímáná teplota během slinování?
Jak byla měřena teplota během náběhu na teplotu slinování?
Je metoda SPS průmzslově využitelná?
Jaká jsou omezení metody SPS?
Jakou velikost měly vzorky?
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení