Opis mechanizmów wzmacniania narzędziowej ceramiki tlenkowej przez wiskersy nitkowe lub płatkowe na podstawie analiz teoretycznych oraz obserwacji dokonanych przy użyciu mikroskopii skaningowej

STRESZCZENIE: Omówiono jedną z możliwości wzmocnienia ceramiki białej przez zastosowanie bardzo wytrzymałych włókien z węglika krzemu. Wiskersy SiC wbudowane w ceramikę Al₂O₃ istotnie zwiększają wytrzymałość na zginanie płytek skrawających wykonanych z tego materiału kompozytowego, a także ich twardość i odporność na pękanie. W artykule schematycznie pokazano mechanizmy wzmacniania ceramiki przez dodatek wiskersów powodujących zmianę kierunku propagacji pęknięcia, mostkowanie szczeliny i przenoszenie obciążeń przez włókna oraz mostkowanie przez monokrystaliczne płatki o podwyższonej wytrzymałości. Ponadto przedstawiono metodę wytwarzania ceramiki tlenkowej wzmocnionej wiskersami opartą na zmodyfikowanej technologii metalurgii proszków. W opisie mechanizmów wzmacniania ceramiki narzędziowej posłużono się m.in. mikroskopią skaningową – obrazami elektronów wtórnych i odbitych oraz przeprowadzono analizy teoretyczne.

SŁOWA KLUCZOWE: ceramika narzędziowa, mechanizm wzmacniania ceramiki, wytwarzanie

ABSTRACT: In the article is presented one of possibilities of strengthener of white ceramics among other things by application of very tough fibres made of silicon carbide. Very tough SiC whiskers built in Al₂O₃ ceramics essentially increase of bending strength of cutting inserts made of this composite material and also its hardness and crack resistance, particularly with ZrO₂ addition. In the article are schematic presented mechanism of strengthener of white ceramics by addition of filiform or flake whiskers. In the article the method of manufacturing of white ceramics with whiskers using modified technology of powder metallurgy are also presented. For elaboration of mechanism of strengthener of white ceramics by filiform or flake whiskers were used among other things images obtained by using scanning electron microscope (secondary electron images and backscattered electron images) and theoretical analysis.

KEYWORDS: tool ceramics, mechanism of ceramics strengthener, manufacturing

BIBLIOGRAFIA / BIBLIOGRAPHY:

• CICHOSZ P., Narzędzia skrawające, WNT, Warszawa 2006.
• CAHN R.W., HAASEN P., KRAMER E.J., Materials Science and Technology – Structure and Properties of Ceramics, VCH, Weincheim 1994.
• DOBRZAŃSKI L.A., Metaloznawstwo i obróbka cieplna stopów metali, Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice 1995.
• DOBRZAŃSKI L.A., HAJDUCZEK E., MARCINIAK J., NOWOSIELSKI R., Metaloznawstwo i obróbka cieplna materiałów narzędziowych, WNT, Warszawa 1990.
• Feldmühle – SPK, Katalogi, RFN, 2001.
• GRZESIK W., Podstawy skrawania materiałów metalowych. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1998.
• Kennametal Inc. International Group, Katalogi, Latrobe, USA, 1997.
• KÖNIG U., Fertigungsverfahren, Band 1, Drehen, Fräsen, Bohren (Reihe Studium und Praxis) 3 Neubearb. Auflage, VDI-Verlag, Düsseldorf 1990.
• Krupp Widia GmbH, Katalogi, Werkzeugtechnik, Eisen, RFN, 2003.
• KUPCZYK M., Ostrza skrawające z twardymi i supertwardymi powłokami. Wytwarzanie – badanie – eksploatacja, Wyd. Politechniki Poznańskiej, Poznań 2005.
• KUPCZYK M.J., Wytwarzanie i eksploatacja narzędzi skrawających z powłokami przeciwzużyciowymi, Wyd. Politechniki Poznanskiej, Poznań 2009.
• KUPCZYK M., JÓŹWIAK K., Dokumentacja z badań powłok przeciwzużyciowych, Pracownia Podstaw Technologii Instytutu Technologii Mechanicznej Politechniki Poznańskiej, Poznań 1998-2009 (materiały niepublikowane).
• MELDNER B., DARLEWSKI J., Narzędzia skrawające w zautomatyzowanej produkcji, WNT, Warszawa 1991.
• OLSZYNA A., Ceramika supertwarda, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2001.
• OLSZYNA A., Twardość a kruchość tworzyw ceramicznych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2004.
• Poradnik mechanika. Nauki matematyczno-fizyczne. Materiałoznawstwo, t. I, WNT, Warszawa 1984.
• Sumitomo Electric Industries Ltd., Katalogi, Itami Hyogo, Japan.
• Uddeholm, Katalogi, Söderfors, Szwecja.
• Valenite Ceramic Inerts, Katalogi, USA.
• WYSIECKI M., Nowoczesne materiały narzędziowe, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1997.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.8-9.427