PL245041B1 - UHTC ceramic composite based on hafnium diboride and method of its production - Google Patents

UHTC ceramic composite based on hafnium diboride and method of its production Download PDF

Info

Publication number
PL245041B1
PL245041B1 PL425041A PL42504118A PL245041B1 PL 245041 B1 PL245041 B1 PL 245041B1 PL 425041 A PL425041 A PL 425041A PL 42504118 A PL42504118 A PL 42504118A PL 245041 B1 PL245041 B1 PL 245041B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
vol
volume
hfb2
amount
hafnium diboride
Prior art date
Application number
PL425041A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL425041A1 (en
Inventor
Annamaria Naughton-Duszova
Elżbieta Bączek
Marcin Podsiadło
Sławomir Cygan
Original Assignee
Instytut Zaawansowanych Tech Wytwarzania
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Instytut Zaawansowanych Tech Wytwarzania filed Critical Instytut Zaawansowanych Tech Wytwarzania
Priority to PL425041A priority Critical patent/PL245041B1/en
Publication of PL425041A1 publication Critical patent/PL425041A1/en
Publication of PL245041B1 publication Critical patent/PL245041B1/en

Links

Landscapes

  • Ceramic Products (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest kompozyt ceramiczny z grupy materiałów UHTC na osnowie dwuborku hafnu HfB2 oraz sposób jego wytwarzania. Sposób ten charakteryzuje się tym, że do proszku -z dwuborkiem hafnu HfB2 w ilości od 76% obj. do 92% obj. wprowadza się dodatki w postaci węglika krzemu SiC i/lub węglika boru B4C w ilości od 8% obj. do 20% obj. oraz nano płatków grafenu o średniej wielkości ziarna <4 nm od 2% obj. do 4% obj. i mieszaninę wyjściową poddaje się spiekaniu wysokociśnieniowemu metodą HPHT pod ciśnieniem 7,2 GPa w temperaturze 1700±50°C.The subject of the application is a ceramic composite from the group of UHTC materials based on hafnium diboride HfB2 and a method of its production. This method is characterized by the fact that the powder - with hafnium diboride HfB2 in an amount from 76% by volume. up to 92% vol. additives are introduced in the form of silicon carbide SiC and/or boron carbide B4C in an amount of 8% by volume. up to 20% vol. and nano graphene flakes with average grain size <4 nm from 2% vol. up to 4% vol. and the starting mixture is subjected to high-pressure sintering using the HPHT method at a pressure of 7.2 GPa at a temperature of 1700±50°C.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest wysokotemperaturowy ceramiczny materiał kompozytowy z grupy UHTC (ang. Ultra High Temperature Ceramics) na bazie proszku dwuborku hafnu HfB2 i sposób jego wytwarzania.The subject of the invention is a high-temperature ceramic composite material from the UHTC (Ultra High Temperature Ceramics) group based on hafnium diboride powder HfB2 and a method of its production.

Charakterystyczną cechą materiałów z grupy UHTC jest wykazywanie właściwości typowych dla ceramiki, takich jak duża twardość, odporność chemiczna i odporność na ścieranie, łączonych z dobrym przewodnictwem elektrycznym i cieplnym oraz metalicznym połyskiem. Właściwości te determinują ich potencjalne zastosowanie na komponenty ochrony termicznej, krawędzie natarcia w samolotach, a także narzędzia skrawające. Wysoka temperatura topnienia i odporność na utlenianie pozwalają na ich zastosowanie w przemyśle kosmicznym, np. na dysze silników rakietowych bądź też nowej generacji kolektory słoneczne.A characteristic feature of materials from the UHTC group is that they exhibit properties typical of ceramics, such as high hardness, chemical resistance and abrasion resistance, combined with good electrical and thermal conductivity and metallic luster. These properties determine their potential use for thermal protection components, leading edges in aircraft, and cutting tools. Their high melting point and resistance to oxidation allow them to be used in the space industry, e.g. for rocket engine nozzles or new generation solar collectors.

Znana metoda otrzymywania tych materiałów, metoda SPS (ang. Spark Plasma Sintering) bazuje na równoczesnym zastosowaniu ciśnienia oraz impulsów prądowych, które mogą przepływać dwoma drogami: poprzez stemple i matrycę grafitową oraz przez sprasowane ziarna proszku. W czasie przepływu prądu przez proszek, w miejscach kontaktu ziaren proszku następuje wyładowanie iskrowe, które usuwa z powierzchni cząstek zaadsorbowane gazy i tlenki. Ułatwia to powstanie aktywnych kontaktów pomiędzy spiekanymi cząsteczkami proszku i pozwala na przeprowadzenie procesu w znacznie krótszym czasie. Nagrzewanie materiału wraz z jego izotermicznym spiekaniem dla tej metody zawiera się zwykle w zakresie od 5 do 20 minut. Na dodatek w procesie SPS można stosować znaczne szybkości nagrzewania materiału sięgające nawet 1000°C/min. Pozwala to na spiekanie nanokrystaliczne proszków bez efektu rozrostu ziarna.A well-known method of obtaining these materials, the SPS (Spark Plasma Sintering) method, is based on the simultaneous application of pressure and current pulses, which can flow in two ways: through punches and graphite matrix and through pressed powder grains. When current flows through the powder, a spark discharge occurs at the points of contact between the powder grains, which removes adsorbed gases and oxides from the surface of the particles. This facilitates the creation of active contacts between the sintered powder particles and allows the process to be carried out in a much shorter time. The heating of the material and its isothermal sintering for this method usually range from 5 to 20 minutes. In addition, the SPS process can use significant material heating rates, reaching up to 1000°C/min. This allows for nanocrystalline sintering of powders without the effect of grain growth.

Znany jest z opisu RU20160135611 20160902 sposób wytwarzania odpornych na utlenianie ceramicznych materiałów kompozytowych o ultra wysokiej temperaturze topnienia MB/SiC, gdzie M=Zr i/lub Hf z nanokrystalicznym węglikiem krzemu w ilości 10 do 65% objętościowych, który ze względu na swoją wysoką odporność na utlenianie może być stosowany w temperaturach powyżej 2000°C, szczególnie w technologii lotniczej, kosmicznej i rakietowej, w technologiach jądrowych oraz w przemyśle chemicznym i petrochemicznym. Kompozyt ceramiczny wytwarzany jest metodą sol-żel. Otrzymany w wyniku tej metody kserożel poddaje się obróbce cieplnej w temperaturze od 400 do 800°C przez 0,5:12 godzin w atmosferze o ciśnieniu poniżej 1 · 10 at, tworząc wysoce rozproszony reaktywny produkt pośredni o składzie MB/(SiO-C), który następnie poddaje się spiekaniu w temperaturze 1600 do 1900°C przez 0,1:2 godziny przy ciśnieniu od 20 do 45 MPa.A method for producing oxidation-resistant ceramic composite materials with an ultra-high melting point MB/SiC, where M = Zr and/or Hf, with nanocrystalline silicon carbide in an amount of 10 to 65% by volume is known from the description RU20160135611 20160902, which due to its high resistance against oxidation, it can be used at temperatures above 2000°C, especially in aviation, space and rocket technology, in nuclear technologies and in the chemical and petrochemical industries. The ceramic composite is produced using the sol-gel method. The xerogel obtained as a result of this method is heat treated at a temperature from 400 to 800°C for 0.5:12 hours in an atmosphere with a pressure below 1 · 10 at, forming a highly dispersed reactive intermediate product with the composition MB/(SiO-C) , which is then sintered at a temperature of 1600 to 1900°C for 0.1:2 hours at a pressure of 20 to 45 MPa.

Znany jest z opisu CN000106518085A sposób wytwarzania materiału kompozytowego stanowiącego wysokotemperaturową ceramikę z grupy UHTC na bazie HfB2 z dodatkiem nanorurek węglowych. Materiały otrzymane są metodą SPS.A method for producing a composite material consisting of high-temperature ceramics from the UHTC group based on HfB2 with the addition of carbon nanotubes is known from the description CN000106518085A. The materials are obtained using the SPS method.

Znany jest z publikacji pt.: Phase and Microstructural Correlation of Spark Plasma Sintered HfB2ZrB2 Based Ultra-High Temperature Ceramic Composites, Coatings, Published: 26 July 2017, sposób otrzymywania kompozytów na bazie HfB2 i ZrB2 z dodatkiem węglika krzemu w ilości 20% obj. oraz nanorurek węglowych w ilości 6% obj. Mieszanki mielono w pojemniku z WC-Co, na sucho, w czasie 8 min, przy prędkości 500 obr/min, a następnie spiekano metodą SPS w próżni, w temperaturze 1850°C, pod ciśnieniem 30 MPa i w czasie 10 min. Spieki na bazie HfB2 z dodatkiem 20% obj. SiC charakteryzowały się twardością HVI 21,6:23,4 GPa, modułem Younga 456 GPa i współczynnikiem odporności na pękanie Klc ok. 5,2±0,5 MPa m1/2.He is known from the publication entitled: Phase and Microstructural Correlation of Spark Plasma Sintered HfB2ZrB2 Based Ultra-High Temperature Ceramic Composites, Coatings, Published: July 26, 2017, method of obtaining composites based on HfB2 and ZrB2 with the addition of silicon carbide in an amount of 20% by volume. and carbon nanotubes in the amount of 6% by volume. The mixtures were ground in a WC-Co container, dry, for 8 min, at a speed of 500 rpm, and then sintered using the SPS method in vacuum, at a temperature of 1850°C, under a pressure of 30 MPa, and for 10 min. Sinters based on HfB2 with the addition of 20% by volume. SiC was characterized by a hardness of HVI 21.6:23.4 GPa, a Young's modulus of 456 GPa and a crack resistance coefficient Klc of approximately 5.2±0.5 MPa m 1/2 .

Metoda HPHT przedstawiona jest przykładowo w opisach US2941248 oraz US3407445.The HPHT method is described, for example, in US2941248 and US3407445.

Celem niniejszego wynalazku jest otrzymanie nowego rodzaju kompozytu ceramicznego z grupy UHTC na bazie HfB2 z dodatkami innych od dotychczas stosowanych, zapewniającymi lepszą odporność temperaturową i lepsze właściwości mechaniczne.The aim of this invention is to obtain a new type of ceramic composite from the UHTC group based on HfB2 with additives other than those previously used, ensuring better temperature resistance and better mechanical properties.

Istota rozwiązania według wynalazku polega na tym, że kompozyt ceramiczny zawiera dwuborek hafnu HfB2 w ilości od 76% obj. do 90% obj. i zawiera dodatek w postaci węglika boru B4C w ilości od 8% obj. do 20% obj. oraz nano płatki grafenu o średniej wielkości ziarna <4 nm w ilości od 2% obj. do 4% obj.The essence of the solution according to the invention is that the ceramic composite contains hafnium diboride HfB2 in an amount from 76% by volume. up to 90% vol. and contains an additive in the form of B4C boron carbide in an amount of 8% by volume. up to 20% vol. and nano graphene flakes with an average grain size <4 nm in an amount from 2% vol. up to 4% vol.

Sposób wytwarzania kompozytu ceramicznego polegający na wymieszaniu proszku i spiekaniu mieszaniny metodą HPHT w warunkach wysokich ciśnień i temperatury polega na tym, że do proszku z dwuborkiem hafnu HfB2 w ilości od 76 do 90% obj. wprowadza się węglik boru B4C w ilości od 8 do 20% obj. oraz nano płatki grafenu o średniej wielkości ziarna <4 nm w ilości od 2 do 4% obj. i całość poddaje się spiekaniu w temperaturze 1700±50°C.The method of producing a ceramic composite, which involves mixing the powder and sintering the mixture using the HPHT method under high pressure and temperature conditions, consists in mixing the powder with hafnium diboride HfB2 in an amount from 76 to 90% by volume. B4C boron carbide is introduced in an amount from 8 to 20% by volume. and nano graphene flakes with an average grain size <4 nm in an amount from 2 to 4% by volume. and the whole thing is sintered at a temperature of 1700±50°C.

Sposób wytwarzania obejmuje etapy mieszania, w których proszek dwuborku hafnu jest ujednorodniany z proszkiem węglika boru i dodatkiem nano płytek grafenowych w celu uzyskania drobno krystalicznych mieszanek proszkowych; spiekanie sproszkowanego materiału następuje metodą HP-HT (ang. High Pressure - High Temperature).The manufacturing method includes mixing steps in which hafnium diboride powder is homogenized with boron carbide powder and the addition of nano graphene platelets to obtain finely crystalline powder blends; the powdered material is sintered using the HP-HT (High Pressure - High Temperature) method.

Sposób wytwarzania kompozytu według wynalazku polega na:The method of producing the composite according to the invention consists in:

Etap 1. Mieleniu proszku wyjściowego HfB2 o średniej wielkości cząstek <45 μm w wysokoenergetycznym młynie planetarnym Pulverisette 6 z użyciem misy i kul z WC-Co, w obecności cieczy (aceton) przy prędkości 200 obr/min w czasie 10 godzin.Stage 1. Grinding the starting HfB2 powder with an average particle size <45 μm in a high-energy Pulverisette 6 planetary mill using a WC-Co bowl and balls, in the presence of liquid (acetone) at a speed of 200 rpm for 10 hours.

Etap 2. Przygotowaniu mieszanek HfB2 z dodatkiem od 8% obj. do 20% obj. węglika krzemu i od 2% obj. do 4% obj. nano płatków grafenu lub od 8% obj. do 20% obj. węglika boru oraz od 2% obj. do 4% obj. nano płatków grafenu o średniej wielkości ziarna <4 nm.Stage 2. Preparation of HfB2 mixtures with the addition of 8% vol. up to 20% vol. silicon carbide and from 2% vol. up to 4% vol. nano graphene flakes or from 8% vol. up to 20% vol. boron carbide and from 2% vol. up to 4% vol. nano graphene flakes with an average grain size <4 nm.

Etap 3. Mieleniu przygotowanych mieszanek w wysokoenergetycznym młynie planetarnym Pulverisette 6 z użyciem misy i kul z WC-Co, w obecności cieczy (aceton) przy prędkości 200 obr/min w czasie 2 godzin.Stage 3. Grinding the prepared mixtures in a high-energy Pulverisette 6 planetary mill using a WC-Co bowl and balls, in the presence of liquid (acetone) at a speed of 200 rpm for 2 hours.

Etap 4. Wstępnym sprasowaniu kształtki o średnicy 15 mm i wysokości 5 mm oraz umieszczeniu jej we wkładach reakcyjnych do spiekania wysokociśnieniowego.Stage 4. Pre-compressing a shape with a diameter of 15 mm and a height of 5 mm and placing it in the reaction inserts for high-pressure sintering.

Etap 5. Spiekaniu przygotowanych wkładów reakcyjnych metodą wysokociśnieniową HPHT w temperaturze 1700±50°C pod ciśnieniem 7,2 GPa w czasie 25 s.Stage 5. Sintering the prepared reaction inserts using the high-pressure HPHT method at a temperature of 1700±50°C under a pressure of 7.2 GPa for 25 s.

Wykorzystanie metody HPHT umożliwia spiekanie materiałów w znacznie krótszym czasie w porównaniu do metody SPS oraz dzięki zastosowaniu tak dużych ciśnień rzędu do 10 GPa możliwa jest większa aktywacja spiekanych cząstek.The use of the HPHT method enables sintering of materials in a much shorter time compared to the SPS method, and thanks to the use of such high pressures of up to 10 GPa, greater activation of the sintered particles is possible.

Przykład 1Example 1

W pierwszym etapie mielono proszek wejściowy HfB2 w młynie planetarnym z mielnikami z WC-Co, przy prędkości 200 obr./min, w acetonie, w czasie 10 godzin. W następnym et apie przygotowano mieszaninę 90% obj. HfB2 oraz 8% obj. B4C o średniej wielkości ziarna 0,6: 1,2 μm i 2% obj. nano płatków grafenu o średniej wielkości ziarna <4 nm. W czwartym etapie pracy mieszaninę mielono przez 2 godziny w wysokoenergetycznym młynie planetarnym Pulveris ette 6 z użyciem misy i kul z WC-Co, w obecności cieczy (aceton) przy prędkości 200 obr./min. Po wstępnym sprasowaniu kształtki o średnicy 15 mm i wysokości 5 mm umieszczono ją we wkładach reakcyjnych do spiekania wysokociśnieniowego. Materiał spiekano w prasie z komorą toroidalną typu Bridgmana stosując ciśnienie 7,2 GPa i temperaturę 1700±50°C, w czasie 25 s. Otrzymano kompozyt o twardości HVI 20,1 GPa. Moduł Younga tego kompozytu wynosi 432 GPa, a współczynnik odporności na pękanie Klc = 5,5 MPa m1/2.In the first stage, the HfB2 input powder was ground in a planetary mill with WC-Co grinding wheels at a speed of 200 rpm in acetone for 10 hours. In the next step, a 90% vol. mixture was prepared. HfB2 and 8% vol. B4C with an average grain size of 0.6: 1.2 μm and 2% vol. nano graphene flakes with an average grain size <4 nm. In the fourth stage of work, the mixture was ground for 2 hours in a high-energy Pulveris ette 6 planetary mill using a WC-Co bowl and balls, in the presence of liquid (acetone) at a speed of 200 rpm. After initial pressing, the shape with a diameter of 15 mm and a height of 5 mm was placed in reaction inserts for high-pressure sintering. The material was sintered in a press with a Bridgman-type toroidal chamber using a pressure of 7.2 GPa and a temperature of 1700±50°C for 25 s. A composite with an HVI hardness of 20.1 GPa was obtained. The Young's modulus of this composite is 432 GPa and the crack resistance coefficient Klc = 5.5 MPa m 1/2 .

Pr zykład 2Example 2

W pierwszym etapie mielono proszek wejściowy HfB2 w młynie planetarnym z mielnikami z WC-Co, przy prędkości 200 obr./min, w acetonie, w czasie 10 godzin. W następnym etapie przygotowano mieszaninę 88% obj. HfB2 oraz 8% obj. B4C o średniej wielkości ziarna 0,6:1,2 μm i 4% obj. nano płatków grafenu o średniej wielkości ziarna <4 nm. W czwartym etapie pracy mieszaninę mielono przez 2 godziny w wysokoenergetycznym młynie planetarnym Pulverisette 6 z użyciem misy i kul z WC-Co, w obecności cieczy (aceton) przy prędkości 200 obr./min. Po wstępnym sprasowaniu kształtki o średnicy 15 mm i wysokości 5 mm umieszczono ją we wkładach reakcyjnych do spiekania wysokociśnieniowego. Materiał spiekano w prasie z komorą toroidalną typu Bridgmana stosując ciśnienie 7,2 GPa i temperaturę 1700±50°C, w czasie 25 s. Otrzymano kompozyt o twardości HVI 22,1 GPa. Moduł Younga tego kompozytu wynosi 443 GPa, a współczynnik odporności na pękanie Klc = 5,6 MPa m1/2.In the first stage, the HfB2 input powder was ground in a planetary mill with WC-Co grinding wheels at a speed of 200 rpm in acetone for 10 hours. In the next step, an 88% vol. mixture was prepared. HfB2 and 8% vol. B4C with an average grain size of 0.6:1.2 μm and 4% vol. nano graphene flakes with an average grain size <4 nm. In the fourth stage of work, the mixture was ground for 2 hours in a high-energy Pulverisette 6 planetary mill using a WC-Co bowl and balls, in the presence of liquid (acetone) at a speed of 200 rpm. After initial pressing, the shape with a diameter of 15 mm and a height of 5 mm was placed in reaction inserts for high-pressure sintering. The material was sintered in a press with a Bridgman-type toroidal chamber using a pressure of 7.2 GPa and a temperature of 1700±50°C for 25 s. A composite with an HVI hardness of 22.1 GPa was obtained. The Young's modulus of this composite is 443 GPa and the crack resistance coefficient Klc = 5.6 MPa m 1/2 .

Przykład 3Example 3

W pierwszym etapie mielono proszek wejściowy HfB2 w młynie planetarnym z mielnikami z WC-Co, przy prędkości 200 obr./min, w acetonie, w czasie 10 godzin. W następnym et apie przygotowano mieszaninę 78% obj. HfB2 oraz 20% obj. B4C o średniej wielkości ziarna 0,6:1,2 μm i 2% obj. nano płatków grafenu o średniej wielkości ziarna <4 nm. W czwartym etapie pracy mieszaninę mielono przez 2 godziny w wysokoenergetycznym młynie planetarnym Pulverisette 6 z użyciem misy i kul z WC-Co, w obecności cieczy (aceton) przy prędkości 200 obr./min. Po wstępnym sprasowaniu kształtki o średnicy 15 mm i wysokości 5 mm umieszczono ją we wkładach reakcyjnych do spiekania wysokociśnieniowego. Materiał spiekano w prasie z komorą toroidalną typu Bridgmana stosując ciśnienie 7,2 GPa i temperaturę 1700±50°C, w czasie 25 s. Otrzymano kompozyt o twardości HVI 22 GPa. Moduł Younga tego kompozytu wynosi 452 GPa, a współczynnik odporności na pękanie Klc = 5,82 MPa m1/2.In the first stage, the HfB2 input powder was ground in a planetary mill with WC-Co grinding wheels at a speed of 200 rpm in acetone for 10 hours. In the next step, a 78% vol. mixture was prepared. HfB2 and 20% vol. B4C with an average grain size of 0.6:1.2 μm and 2% vol. nano graphene flakes with an average grain size <4 nm. In the fourth stage of work, the mixture was ground for 2 hours in a high-energy Pulverisette 6 planetary mill using a WC-Co bowl and balls, in the presence of liquid (acetone) at a speed of 200 rpm. After initial pressing, the shape with a diameter of 15 mm and a height of 5 mm was placed in reaction inserts for high-pressure sintering. The material was sintered in a press with a Bridgman-type toroidal chamber using a pressure of 7.2 GPa and a temperature of 1700±50°C for 25 s. A composite with an HVI hardness of 22 GPa was obtained. The Young's modulus of this composite is 452 GPa and the crack resistance coefficient Klc = 5.82 MPa m 1/2 .

Przykład 4Example 4

W pierwszym etapie mielono proszek wejściowy HfB2 w młynie planetarnym z mielnikami z WC-Co, przy prędkości 200 obr./min, w acetonie, w czasie 10 godzin. Następnym etapie przygotowano mieszaninę 76% obj. HfB2 oraz 20% obj. B4C o średniej wielkości ziarna 0,6:1,2 μm i 4% obj. nano płatków grafenu o średniej wielkości ziarna <4 nm. W czwartym etapie pracy mieszaninę mielono przez 2 godziny w wysokoenergetycznym młynie planetarnym Pulverisette 6 z użyciem misy i kul z WC-Co, w obecności cieczy (aceton) przy prędkości 200 obr./min. Po wstępnym sprasowaniu kształtki o średnicy 15 mm i wysokości 5 mm umieszczono ją we wkładach reakcyjnych do spiekania wysokociśnieniowego. Materiał spiekano w prasie z komorą toroidalną typu Bridgmana stosując ciśnienie 7,2 GPa i temperaturę 1700±50°C, w czasie 25 s. Otrzymano kompozyt o twardości HVI 23,2 GPa. Moduł Younga tego kompozytu wynosi 454 GPa, a współczynnik odporności na pękanie Klc = 5,6 MPa m1/2.In the first stage, the HfB2 input powder was ground in a planetary mill with WC-Co grinding wheels at a speed of 200 rpm in acetone for 10 hours. In the next stage, a mixture of 76% by volume was prepared. HfB2 and 20% vol. B4C with an average grain size of 0.6:1.2 μm and 4% vol. nano graphene flakes with an average grain size <4 nm. In the fourth stage of work, the mixture was ground for 2 hours in a high-energy Pulverisette 6 planetary mill using a WC-Co bowl and balls, in the presence of liquid (acetone) at a speed of 200 rpm. After initial pressing, the shape with a diameter of 15 mm and a height of 5 mm was placed in reaction inserts for high-pressure sintering. The material was sintered in a press with a Bridgman-type toroidal chamber using a pressure of 7.2 GPa and a temperature of 1700±50°C for 25 s. A composite with an HVI hardness of 23.2 GPa was obtained. The Young's modulus of this composite is 454 GPa and the crack resistance coefficient Klc = 5.6 MPa m 1/2 .

Zastosowane dodatki według wynalazku powodują lepszą odporność temperaturową i lepsze właściwości mechaniczne w porównaniu do materiałów na osnowie HfB2 otrzymywanych metodą SPS.The additives used according to the invention result in better temperature resistance and better mechanical properties compared to HfB2-based materials obtained using the SPS method.

Claims (2)

1. Kompozyt ceramiczny z grupy materiałów UHTC na osnowie dwuborku hafnu HfB2, znamienny tym, że zawiera węglik boru B4C w ilości od 8 do 20% obj. oraz nano płatki grafenu o średniej wielkości ziarna <4 nm w ilości od 2 do 4% obj., natomiast dwuborek hafnu występuje w ilości od 76 do 90% obj.1. Ceramic composite from the group of UHTC materials based on hafnium diboride HfB2, characterized by containing boron carbide B4C in an amount from 8 to 20% by volume. and nano graphene flakes with an average grain size <4 nm in amounts from 2 to 4% by volume, while hafnium diboride occurs in amounts from 76 to 90% by volume. 2. Sposób wytwarzania kompozytu ceramicznego polegający na wymieszaniu proszku i spiekaniu mieszaniny metodą HPHT w warunkach wysokich ciśnień i temperatur, znamienny tym, że do proszku z dwuborkiem hafnu HfB2 w ilości od 76 do 90% obj. wprowadza się węglik boru B4C w ilości od 8 do 20% obj. oraz nano płatki grafenu o średniej wielkości ziarna <4 nm w ilości od 2 do 4% obj. i całość poddaje się spiekaniu w temperaturze 1700±50°C.2. A method of producing a ceramic composite consisting of mixing the powder and sintering the mixture using the HPHT method under conditions of high pressure and temperature, characterized in that the powder contains hafnium diboride HfB2 in an amount from 76 to 90% by volume. B4C boron carbide is introduced in an amount from 8 to 20% by volume. and nano graphene flakes with an average grain size <4 nm in an amount from 2 to 4% by volume. and the whole thing is sintered at a temperature of 1700±50°C.
PL425041A 2018-03-27 2018-03-27 UHTC ceramic composite based on hafnium diboride and method of its production PL245041B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL425041A PL245041B1 (en) 2018-03-27 2018-03-27 UHTC ceramic composite based on hafnium diboride and method of its production

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL425041A PL245041B1 (en) 2018-03-27 2018-03-27 UHTC ceramic composite based on hafnium diboride and method of its production

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL425041A1 PL425041A1 (en) 2019-10-07
PL245041B1 true PL245041B1 (en) 2024-04-29

Family

ID=68099299

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL425041A PL245041B1 (en) 2018-03-27 2018-03-27 UHTC ceramic composite based on hafnium diboride and method of its production

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL245041B1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112095031B (en) * 2020-11-17 2021-02-09 捷安特轻合金科技(昆山)股份有限公司 Preparation method of high-strength and high-toughness A356.2 aluminum-based composite material for wheel hub
PL243571B1 (en) 2021-03-08 2023-09-11 Akademia Gorniczo Hutnicza Im Stanislawa Staszica W Krakowie Method of obtaining a highly refractory composite of boron carbide and an intermetallic compound from the Ti-Si system

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107311665A (en) * 2017-07-04 2017-11-03 黑龙江科技大学 Graphene doping ZrB2SiC composite ceramicses and preparation method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
PL425041A1 (en) 2019-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5057327B2 (en) Boron carbide ceramics and method for producing the same
JP6344844B2 (en) Boron carbide / titanium boride composite ceramics and method for producing the same
Li et al. FEM analysis on the effect of cobalt content on thermal residual stress in polycrystalline diamond compact (PDC)
Zhang et al. The dynamic properties of SiCp/Al composites fabricated by spark plasma sintering with powders prepared by mechanical alloying process
CN113307628A (en) Silicon carbide-diamond complex phase ceramic grinding ring material and preparation method thereof
JP4691891B2 (en) C-SiC sintered body and manufacturing method thereof
PL245041B1 (en) UHTC ceramic composite based on hafnium diboride and method of its production
Zhukov et al. Synthesis of AlMgB14: influence of mechanical activation of Al–Mg–B powder mixture on phase composition of sintered materials
CN106587088A (en) Novel ternary osmium-ruthenium-boron compound hard material and preparation method thereof
JP2015224158A (en) Diamond composite sintered body and manufacturing method thereof
Zhang et al. Microstructures and mechanical properties of spark plasma sintered Al–SiC composites containing high volume fraction of SiC
Tang et al. Fine and high-performance B6. 5C-TiB2-SiC-BN composite fabricated by reactive hot pressing via TiCN–B–Si mixture
Ni et al. Bloating in (Pb0. 95Sn0. 05Te) 0.92 (PbS) 0.08-0.055% PbI2 thermoelectric specimens as a result of processing conditions
CN119038998A (en) Non-uniform solid solution strengthened and toughened ultra-high temperature composite ceramic and preparation method thereof
Rajaei et al. Effect of Composition on Mechanical Properties of Mullite-WC Nano Composites Prepared by Spark Plasma Sintering.
Chkhartishvili et al. New low-temperature method of synthesis of boron carbide matrix ceramics ultra-dispersive powders and their spark plasma sintering
Smirnov et al. Current-assisted sintering of combustion-synthesized β-SiAlON ceramics
Smirnov et al. SiAlON-TiN ceramic composites by electric current assisted sintering
RU2514041C2 (en) Carbon-containing composition for producing reaction-bonded silicon carbide
Soloviova et al. Spark plasma sintering of Cu-(LaB6-TiB2) metal-ceramic composite and its physical-mechanical properties
Pogozhev et al. Features of the synthesis and consolidation of MeIVB2–(MeIV, Mo) Si2 ceramic powder for high-temperature applications
Sivkov et al. Spark plasma sintering of ceramics based on silicon nitride and titanium nitride
Chalgin et al. Principles of technology and mechanical properties of structural ceramics based on the ternary system SiC–B4C–CrB2
Michalski et al. Synthesis and characterization of cBN/WCCo composites obtained by the pulse plasma sintering (PPS) method
Smirnov et al. β-SiAlON-Based Ceramic Composites from Combustion-Synthesized Raw Materials by Spark Plasma Sintering