Show simple item record

Synthesis and characterization of ceramic composite materials based on silicon-carbide and cordierite

dc.contributor.advisorVolkov-Husović, Tatjana
dc.contributor.otherMatović, Branko
dc.contributor.otherJančić-Heinemann, Radmila
dc.contributor.otherMartinović, Sanja
dc.contributor.otherDošen, Anja
dc.creatorPošarac-Marković, Milica B.
dc.date.accessioned2016-01-05T12:41:58Z
dc.date.available2016-01-05T12:41:58Z
dc.date.available2020-07-03T09:21:33Z
dc.date.issued2013-06-21
dc.identifier.urihttp://eteze.bg.ac.rs/application/showtheses?thesesId=787
dc.identifier.urihttp://nardus.mpn.gov.rs/handle/123456789/2903
dc.identifier.urihttps://fedorabg.bg.ac.rs/fedora/get/o:7106/bdef:Content/download
dc.identifier.urihttp://vbs.rs/scripts/cobiss?command=DISPLAY&base=70036&RID=44712463
dc.description.abstractPredmet ove doktorske disertacije je sinteza i karakterizacija kompozitnih keramičkih materijala na bazi silicijum-karbida i kordijerita. Silicijum-karbid, SiC, je kovalentno jedinjenje male gustine, velike tvrdoće, odlične termičke stabilnosti, dobre toplotne provodljivosti, dobre otpornosti prema termošoku. Ovakva svojstva omogućavaju njegovu brojnu primenu u raznim oblastima. Zbog kovalentne prirode veze, dobijanje guste SiC keramike je nemoguće bez dodatka aditiva. Dosadašnja ispitivanja su pokazala da se dodatkom smese oksida, kao aditiva, dobija gusta SiC keramika na temperaturama ispod 2100°C. Kordijerit, 2MgO 2Al2O3 5SiO2, poseduje odličnu termičku stabilnost, nizak koeficijent toplotnog širenja i dobru otpornost prema termošoku. U ovom radu kordijerit je dobijen iz dva izvora: iz spinela, MgAl2O4, i iz Mg-izmenjenog zeolita LTA a zatim je uz dodatak silicijum-karbida korišćen za sintezu kompozitnih materijala. Kompozitni materijali dobijeni su mehaničkim mešanjem SiC sa 30 i 50 mas.% kordijerita, dobijeno je četiri vrste kompozita. Posebna pažnja posvećena je proučavanju procesa sinterovanja u cilju dobijanja keramike sa poboljšanim fizičko-hemijskim svojstvima variranjem parametara sastav-temperaturapritisak. Praćen je uticaj sadržaja dodatog kordijerita na termostabilnost SiC/kordijeritnog kompozitnog materijala pošto poznavanje otpornosti vatrostalnih materijala prema termošoku određuje njihovu primenu. Dodatak grafita omogućio je formiranje pora tokom sinterovanja. Sadržaj dodatog grafita značajno utiče na poroznost i čvrstoću kompozitnog materijala pa je proučavan uticaj poroznosti na termostabilnost kompozitne keramike. U okviru istraživanja korišćene su nedestruktivnih metode karakterizacije: ultrazvučne metode za određivanje dinamičkog Jungovog modula elastičnosti i čvstoće tokom ispitivanja termošoka, kao i primena alata za analizu slike, Image Pro Plus program, radi određivanja stepena oštećenja uzoraka pre i u toku ispitivanja termostabilnosti. Uspostavljene su zavisnosti i predloženi modeli između izmerenih brzina prostiranja ultrazvučnih talasa, Jungovog modula elastičnosti, kao i stepena oštećenja uzoraka sa brojem ciklusa termošoka. Ustanovljeno je veoma dobro slaganje između rezultata predloženih modela posmatranih veličina sa brojem ciklusa termošoka. Ovakav pristup je doveo do razvoja modela za predviđanje smanjenja čvrstoće kompozitnih materijala usled termošoka na osnovu promena brzine prostiranja ultrazvučnih talasa kroz kompozitne materijale, kao i stepena oštećenja površine kompozitnih materijala. Takođe, ovaj pristup je iskorišćen radi razvijanja modela koji određuju kritični broj ciklusa, koje kompozitni materijali izdrže a da ne dođe do razaranja 50 % čeone površine usled izlaganja termošoku, na osnovu promena posmatranih parametara (brzina prostiranja ultrazvuka kroz materijal i stepen oštećenja površine)...sr
dc.description.abstractThe aims of this dissertation are synthesis and characterization of silicon-carbide and cordierite based ceramic composite materials. Silicon-carbide, SiC, is low density covalent compound with high hardness value, excellent thermal stability, high thermal conductivity and good thermal shock resistance. These properties of SiC allow numerous applications in different fields. Covalent bond of SiC precludes formation of high density SiC ceramics without additive. Previous investigations show that the combination of oxide mixture and SiC results in dense SiC ceramics at temperatures up to 2100°C. Cordierite, 2MgO 2Al2O3 5SiO2, has excellent thermal stability, low coefficient of thermal conductivity and good thermal shock resistance. In this dissertation cordierite was synthesized by using two sources: spinel, MgAl2O4, and Mg-exchanged zeolite LTA and then, the mechanical commixtures with SiC powder were prepared with the aim of obtaining four types of composite materials with 30 and 50 wt% of cordierite. Particular attention in this thesis was focused on sintering process. Processing parameters such are composition, temperature, and pressure were changed with the aim of synthesizing ceramics with good physical-chemical properties. Variation of cordierite content in composite materials was applied due to examine his impact on thermal stability of SiC-cordierite composite materials. Graphite, as pore former during sintering, was added to change porosity of SiC-cordierite composite materials. Since addition of graphite has strong influence on porosity and hardness, the influence of graphite additions, 10, 20, and 30 wt%, on thermal stability of SiC-cordierite composite materials was investigated. Nondestructive methods of characterization were applied: ultrasonic pulse velocity technique for determination of dynamic Young modulus of elasticity and strength during the thermal shock investigation as well as tools for image analyses Image pro Plus program for determination of degradation level before and during the thermal shock experiment. Correlations and models between measured ultrasonic velocity, Young modulus of elasticity and degree of degradation were established. Good agreement between the results of suggested models of analyzed parameters with number of thermal shock cycles were obtained. This approach leads to the models for prediction of strength degradation level of composite materials during the thermal shock based on changes of ultrasonic velocity through the composite materials and level of surface degradation. Based on this analysis, model for prediction of critical number of cycles, the number of cycles that composite materials exposed to thermal shock can withstand without surface degradation less than 50 %, was developed...en
dc.formatapplication/pdf
dc.languagesr
dc.publisherУниверзитет у Београду, Технолошко-металуршки факултетsr
dc.relationinfo:eu-repo/grantAgreement/MESTD/Integrated and Interdisciplinary Research (IIR or III)/45012/RS//
dc.rightsopenAccessen
dc.sourceУниверзитет у Београдуsr
dc.subjectsilicijum-karbidsr
dc.subjectsilicon-carbideen
dc.subjectkordijeritsr
dc.subjectkompozitni materijalsr
dc.subjecttermostabilnostsr
dc.subjectsintezasr
dc.subjectnedestruktivne metode karakterizacijesr
dc.subjectcordieriteen
dc.subjectcomposite materialen
dc.subjectthermal stabilityen
dc.subjectsynthesisen
dc.subjectnondestructive testing methodsen
dc.titleSinteza i karakterizacija kompozitnog keramičkog materijala na bazi silicijum-karbida i kordijeritasr
dc.titleSynthesis and characterization of ceramic composite materials based on silicon-carbide and cordieriteen
dc.typedoctoralThesis
dc.rights.licenseBY-NC-ND
dcterms.abstractВолков-Хусовић, Татјана; Дошен, Aња; Матовић, Бранко; Јанчић-Хеинеманн, Радмила; Мартиновић, Сања; Пошарац-Марковић, Милица Б.; Синтеза и карактеризација композитног керамичког материјала на бази силицијум-карбида и кордијерита; Синтеза и карактеризација композитног керамичког материјала на бази силицијум-карбида и кордијерита;
dc.identifier.fulltexthttp://nardus.mpn.gov.rs/bitstream/id/17759/Disertacija.pdf


Files in this item

Thumbnail

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record