@phdthesis{
author = "Pošarac-Marković, Milica B.",
year = "2013",
abstract = "Predmet ove doktorske disertacije je sinteza i karakterizacija kompozitnihkeramičkih materijala na bazi silicijum-karbida i kordijerita. Silicijum-karbid, SiC, jekovalentno jedinjenje male gustine, velike tvrdoće, odlične termičke stabilnosti, dobretoplotne provodljivosti, dobre otpornosti prema termošoku. Ovakva svojstvaomogućavaju njegovu brojnu primenu u raznim oblastima. Zbog kovalentne prirodeveze, dobijanje guste SiC keramike je nemoguće bez dodatka aditiva. Dosadašnjaispitivanja su pokazala da se dodatkom smese oksida, kao aditiva, dobija gusta SiCkeramika na temperaturama ispod 2100°C. Kordijerit, 2MgO 2Al2O3 5SiO2, posedujeodličnu termičku stabilnost, nizak koeficijent toplotnog širenja i dobru otpornost prematermošoku. U ovom radu kordijerit je dobijen iz dva izvora: iz spinela, MgAl2O4, i izMg-izmenjenog zeolita LTA a zatim je uz dodatak silicijum-karbida korišćen za sintezukompozitnih materijala. Kompozitni materijali dobijeni su mehaničkim mešanjem SiCsa 30 i 50 mas.% kordijerita, dobijeno je četiri vrste kompozita. Posebna pažnjaposvećena je proučavanju procesa sinterovanja u cilju dobijanja keramike sapoboljšanim fizičko-hemijskim svojstvima variranjem parametara sastav-temperaturapritisak.Praćen je uticaj sadržaja dodatog kordijerita na termostabilnostSiC/kordijeritnog kompozitnog materijala pošto poznavanje otpornosti vatrostalnihmaterijala prema termošoku određuje njihovu primenu. Dodatak grafita omogućio jeformiranje pora tokom sinterovanja. Sadržaj dodatog grafita značajno utiče na poroznosti čvrstoću kompozitnog materijala pa je proučavan uticaj poroznosti na termostabilnostkompozitne keramike. U okviru istraživanja korišćene su nedestruktivnih metodekarakterizacije: ultrazvučne metode za određivanje dinamičkog Jungovog modulaelastičnosti i čvstoće tokom ispitivanja termošoka, kao i primena alata za analizu slike,Image Pro Plus program, radi određivanja stepena oštećenja uzoraka pre i u tokuispitivanja termostabilnosti.Uspostavljene su zavisnosti i predloženi modeli između izmerenih brzina prostiranjaultrazvučnih talasa, Jungovog modula elastičnosti, kao i stepena oštećenja uzoraka sabrojem ciklusa termošoka. Ustanovljeno je veoma dobro slaganje između rezultatapredloženih modela posmatranih veličina sa brojem ciklusa termošoka. Ovakav pristupje doveo do razvoja modela za predviđanje smanjenja čvrstoće kompozitnih materijalausled termošoka na osnovu promena brzine prostiranja ultrazvučnih talasa krozkompozitne materijale, kao i stepena oštećenja površine kompozitnih materijala.Takođe, ovaj pristup je iskorišćen radi razvijanja modela koji određuju kritični brojciklusa, koje kompozitni materijali izdrže a da ne dođe do razaranja 50 % čeonepovršine usled izlaganja termošoku, na osnovu promena posmatranih parametara (brzinaprostiranja ultrazvuka kroz materijal i stepen oštećenja površine)..., The aims of this dissertation are synthesis and characterization of silicon-carbide andcordierite based ceramic composite materials. Silicon-carbide, SiC, is low densitycovalent compound with high hardness value, excellent thermal stability, high thermalconductivity and good thermal shock resistance. These properties of SiC allownumerous applications in different fields. Covalent bond of SiC precludes formation ofhigh density SiC ceramics without additive. Previous investigations show that thecombination of oxide mixture and SiC results in dense SiC ceramics at temperatures upto 2100°C. Cordierite, 2MgO 2Al2O3 5SiO2, has excellent thermal stability, lowcoefficient 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 withSiC powder were prepared with the aim of obtaining four types of composite materialswith 30 and 50 wt% of cordierite.Particular attention in this thesis was focused on sintering process. Processingparameters such are composition, temperature, and pressure were changed with the aimof synthesizing ceramics with good physical-chemical properties. Variation of cordieritecontent in composite materials was applied due to examine his impact on thermalstability of SiC-cordierite composite materials. Graphite, as pore former duringsintering, was added to change porosity of SiC-cordierite composite materials. Sinceaddition of graphite has strong influence on porosity and hardness, the influence ofgraphite additions, 10, 20, and 30 wt%, on thermal stability of SiC-cordierite compositematerials was investigated.Nondestructive methods of characterization were applied: ultrasonic pulse velocitytechnique for determination of dynamic Young modulus of elasticity and strengthduring the thermal shock investigation as well as tools for image analyses Image proPlus program for determination of degradation level before and during the thermalshock experiment.Correlations and models between measured ultrasonic velocity, Young modulus ofelasticity and degree of degradation were established. Good agreement between theresults of suggested models of analyzed parameters with number of thermal shockcycles were obtained. This approach leads to the models for prediction of strengthdegradation level of composite materials during the thermal shock based on changes ofultrasonic velocity through the composite materials and level of surface degradation.Based on this analysis, model for prediction of critical number of cycles, the number ofcycles that composite materials exposed to thermal shock can withstand without surfacedegradation less than 50 %, was developed...",
publisher = "Универзитет у Београду, Технолошко-металуршки факултет",
journal = "Универзитет у Београду",
title = "Sinteza i karakterizacija kompozitnog keramičkog materijala na bazi silicijum-karbida i kordijerita, Synthesis and characterization of ceramic composite materials based on silicon-carbide and cordierite",
url = "https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_nardus_2903"
}
