Strona główna» Projekty» Projekty krajowe» Analiza wpływu odkształcenia plastycznego gruboziarnistego proszku tantalu...

Analiza wpływu odkształcenia plastycznego gruboziarnistego proszku tantalu na mikrostrukturę materiałów o osnowie dwuborku tantalu TaB2, otrzymywanych metodą spiekania reakcyjnego SPS z proszków Ta i B

Projekt nr: 2019/03/X/ST5/01845

Tytuł projektu: Analiza wpływu odkształcenia plastycznego gruboziarnistego proszku tantalu na mikrostrukturę materiałów o osnowie dwuborku tantalu TaB2, otrzymywanych metodą spiekania reakcyjnego SPS z proszków Ta i B

Wartość projektu:  49.500 PLN
Wartość dofinansowania: 49.500 PLN

Data rozpoczęcia:  grudzień 2019
Termin zakończenia: grudzień 2020

Instytucja Finansująca: NCN

Nazwa programu: MINIATURA 3

Projekt realizuje: dr inż. Jolanta Laszkiewicz-Łukasik w Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Zaawansowanych Technologii Wytwarzania

Materiały ceramiczne o osnowie borków metali przejściowych, a zwłaszcza dwuborki, odznaczają się unikatowym połączeniem wysokiej temperatury topnienia, a także twardości przy zachowaniu odporności na działanie odczynników chemicznych, a wykazujących dodatkowo przewodność elektryczną i cieplną. Wśród materiałów wysokotopliwych o osnowie borków na szczególną uwagę zasługuje dwuborek tantalu TaB2, który wykazuje dodatkowo odporność na utlenianie, korozję i nagłe zmiany temperatury, a metody jego otrzymywania i badań właściwości nie są tak szeroko opisane w literaturze jak innych borków takich jak HfB2 czy ZrB2. Ze względu na szczególne właściwości ceramicznych materiałów wysokotopliwych i możliwość ich zastosowania w przemyśle kosmicznym są one przedmiotem badań w wielu ośrodkach na świecie, jednakże koszt ich wytwarzania jest bardzo wysoki. Otrzymywanie gęstych, wysokotopliwych materiałów ceramicznych jest także niełatwe ze względu na silne wiązania kowalencyjne i niski współczynnik dyfuzji. Dwuborek tantalu zaliczany jest do tej grupy ceramiki wysokotopliwej UHTC (ang. Ultra High Temperature Ceramics) i charakteryzuje się temperaturą topnienia 3200°C, dużą twardością (powyżej 20 GPa HV) i wysokim Modułem Young’a (powyżej 550GPa). W ramach projektu zaproponowano wytwarzanie dwuborku tantalu metodą spiekania reakcyjnego w procesie spiekania prądem impulsowym SPS (ang. Spark Plasma Sintering), podczas którego z mieszaniny proszków tantalu oraz boru tworzy się dwuborek TaB2.  Spiekanie metodą SPS dzięki występowaniu wyładowań iskrowych pomiędzy cząstkami spiekanych proszków powoduje lokalny wzrost temperatury i topienie powierzchni proszków, tworzenie aktywnych kontaktów, co prowadzi do spiekania i otrzymywania materiałów o dobrych właściwościach w temperaturach niższych niż z zastosowaniem konwencjonalnych metod. W ramach projektu jako prekursor reakcji syntezy wykorzystano gruboziarnisty proszek tantalu i poddano go wysokoenergetycznemu procesowi aktywacji mechanicznej podczas której ma wystąpić odkształcenie strefy przypowierzchniowej ziaren proszku.  W ramach projektu przeprowadzane są głównie badania wpływu odkształcenia plastycznego gruboziarnistego proszku tantalu (stanowiącego prekursor reakcji syntezy Ta+2B→TaB2) na mikrostrukturę materiałów o osnowie TaB2. Głównym celem badań jest określenie wpływu wymuszonej deformacji sieci krystalicznej w wyniku odkształcenia plastycznego proszku tantalu na wzrost gęstości dyslokacji i przebieg procesu rekrystalizacji, a tym samym możliwość projektowania drobnoziarnistej mikrostruktury materiałów po spiekaniu reakcyjnym z tanich, gruboziarnistych proszków prekursorów. Materiały drobnoziarniste charakteryzują się znacznie lepszymi właściwościami w tym m. in. wyższą twardością i odpornością na pękanie, w stosunku do materiałów o dużej wielkości ziarna.