Sintering of Advanced Ceramic Materials

Jedním z klíčových kroků v procesu výroby keramických materiálů je slinování. V posledních letech byly vyvinuty nové slinovací metody, kdy podle svých autorů pomocí změny teplotního profilu při slinování dovedou docílit jemnější mikrostruktury, tj. při stejné relativní hustotě dosáhnout menší velikosti zrn slinuté keramiky. Tato práce se zabývá vlivem dvojstupňového slinování na výslednou mikrostrukturu oxidových keramických materiálů. Získané experimentální výsledky ukázaly, že efektivita dvojstupňového slinování na výslednou mikrostrukturu se zvětšuje se symetrií krystalové mřížky použité keramiky. Dále se práce zabývá vysokoteplotní dilatometrií a konceptem Master Sintering Curve, který byl použit pro nalezení aktivační energie slinovacího procesu a rozdílných slinovacích mechanismů v průběhu slinování. Aktivační energie slinování byla porovnána s aktivační energií růstu zrn s cílem nalézt kinetické okno, které podle autorů teorie dvojstupňového slinování umožňuje slinovat bez růstu zrn. Metoda Master Sintering Curve byla taktéž použita v případě slinování za přítomnosti tlaku, kde při slinování metodou Spark Plasma Sintering pomohla odhalit a kvantifikovat aktivační energie jednotlivých slinovacích mechanismů, a umožnit přípravu transparentního tetragonálního ZrO2.Sintering is a one of the key step in a processing of bulk ceramic materials. New sintering methods were invented in the last years. These new sintering methods, according to their authors, can be used for obtaining finer final microstructure of ceramics only by modifying the heating schedule. This work is focused on an influence of the Two Step Sintering method on the final microstructure for oxide ceramics. Obtained experimental results have shown that the effectivity of the Two Step Sintering method is rising with crystallographic symmetry of used material. Thesis is also focused on a high-temperature dilatometry and concept of the Master Sintering Curve. This concept was used for calculation of the activation energy of sintering and finding different sintering mechanisms acting in the intermediate and final stage of sintering. Activation energy of sintering was compared with activation energy of grain growth with target to find the kinetic window. Kinetic window can allow a sintering without a grain growth. Master Sintering Curve method was also used in a pressure assisted unconventional sintering technique Spark Plasma Sintering. Master Sintering Curve applied to a Spark Plasma Sintering technique reveals and quantified different sintering mechanisms acting in Spark Plasma Sintering. These findings led to preparation of transparent tetragonal ZrO2.

A Practical Approach for the Calculation of the Activation Energy of the Sintering

Newly developed software for calculation of activation energy (Qs in the following) of sintering using the Wang and Raj model is presented. To demonstrate the practical potential of the software and to evaluate the behaviour of the Qs during the sintering process, alumina and cubic zirconia ceramic compacts were prepared from nanometric powders. The results obtained with both materials are in agreement with previously published data calculated by different approaches. In the interval of interest (relative densities from 60 % to almost 100 % of theoretical density), both materials show similar behaviour. Three distinct regions can be seen: the initial constant values of Qs 868 kJ/mol and 762 kJ/mol for alumina and cubic zirconia, respectively; a region containing linear drop of Qs and the final region of constant Qs values 625 kJ/mol and 645 kJ/mol for alumina and cubic zirconia, respectively

Transparent LiOH-doped magnesium aluminate spinel produced by spark plasma sintering: Effects of heating rate and dopant concentration

The effects of LiOH doping of magnesium aluminate spinel powders and various Spark Plasma Sintering (SPS) schedules on densification behavior and final transparency of polycrystalline magnesium aluminate spinel were studied. Two commercial magnesium aluminate spinel powders, with different specific surface areas, were doped with up to 0.6 wt% of LiOH and consolidated using SPS with slow (2.75 °C/min) and fast (100 °C/min) heating rates. The slow heating rate was optimal for undoped magnesium aluminate spinel (LiOH-free) with the best real in-line transmittance (RIT) of 84.8% (measured at 633 nm on a disc 0.8 mm thick). For the magnesium aluminate spinel doped with 0.3 wt% of LiOH, the fast heating rate was beneficial, and an RIT of 76.5% was achieved. μ-Raman analysis confirmed that the addition of LiOH suppressed carbon contamination

Tailoring a Refractory High Entropy Alloy by Powder Metallurgy Process Optimization

This paper reports the microstructural evolution and mechanical properties of a low-density Al0.3NbTa0.8Ti1.5V0.2Zr refractory high-entropy alloy (RHEA) prepared by means of a combination of mechanical alloying and spark plasma sintering (SPS). Prior to sintering, the morphology, chemical homogeneity and crystal structures of the powders were thoroughly investigated by varying the milling times to find optimal conditions for densification. The sintered bulk RHEAs were produced with diverse feedstock powder conditions. The microstructural development of the materials was analyzed in terms of phase composition and constitution, chemical homogeneity, and crystallographic properties. Hardness and elastic constants also were measured. The calculation of phase diagrams (CALPHAD) was performed to predict the phase changes in the alloy, and the results were compared with the experiments. Milling time seems to play a significant role in the contamination level of the sintered materials. Even though a protective atmosphere was used in the entire manufacturing process, carbide formation was detected in the sintered bulks as early as after 3 h of powder milling. Oxides were observed after 30 h due to wear of the high-carbon steel milling media and SPS consolidation. Ten hours of milling seems sufficient for achieving an optimal equilibrium between microstructural homogeneity and refinement, high hardness and minimal contamination.</p

Larp:experience a book by your body

Strhující děj, silný příběh, hlavní hrdina, se kterým se snadno můžete sžít. Pocit, který vám dá jen dobře napsaná kniha. Pak hltáte stránky se zatajeným dechem až do slastného závěru. Občas však přijde ten pocit. Nesouhlasíte s chováním hlavního hrdiny a udělali byste jiné rozhodnutí. Jenže děj je daný. Larp staví na stejných základech, sami se však stáváte hlavním hrdinou, rozehráváte silný příběh a navíc sami ovlivňujete děj. Společně s přáteli či úplně neznámými lidmi, kteří se přáteli po společném zážitku pravděpodobně stanou. Představím vám kouzelný svět za králičí norou i možnosti jeho využití pro knihovny v praxi

Sintering of advanced ceramic materials with the help of high-temperature dilatometry

Tato diplomová práce se zabývá využitím vysokoteplotního dilatometru při slinování pokročilých keramických materiálů. V rámci diplomové práce byl vytvořen software, který využitím několika dilatometrických slinování dokáže pomocí konceptu Master Sintering Curve vypočítat aktivační energii slinovacího procesu. Tento software byl ověřen na čtyřech různých keramických materiálech, u nichž byly stanoveny následující aktivační energie slinovacího procesu: 990kJ/mol pro tetragonální ZrO2 (dopovaný 3mol%Y2O3), 620kJ/mol pro kubický ZrO2 (dopovaný 8mol%Y2O3) a 640kJ/mol respektive 720kJ/mol pro Al2O3 s rozdílnou velikosti částic.This diploma work is focused on exploitation of high-temperature dilatometry in sintering of advanced ceramic materials. Newly developed software is presented in this diploma work. This software is able to calculate activation energy of sintering process via concept of Master Sintering Curve. In the second part of diploma work the software was verified by evaluation of sintering of four different ceramics materials. The following activation energies of sintering were calculated: 990kJ/mol for tetragonal ZrO2 (3mol% Y2O3), 620kJ/mol for cubic ZrO2 (8mol% Y2O3) and 640kJ/mol resp. 720kJ for Al2O3 with two different particle size.