In situ metal-ceramic microstructures by partial reduction reactions in the NiAlO system and the role of ZrO2

Üstünda, E.; Ret, P.; Subramanian, R.; Dieckmann, R.; Sass, S.L.

doi:10.1016/0921-5093(94)06504-7

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“…Al 2 O 3 -Ni composites have been prepared by several methods, including sol-gel processing, 1,2 pressureless sintering, 3,4 reduction of NiAl 2 O 4 , 5 and reactive hot pressing. 6,7 Ceramic-Ni composites are attractive because of the potential for high strength and toughness at room temperature combined with resistance to corrosion and oxidation at high temperature.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…To date, the mechanical performance of Al 2 O 3 -Ni composites has been significantly below that reported for other ceramic-metal composites. [1][2][3][4][5][6][7][8][9] For example, Al 2 O 3 -Al composites produced by reactive metal penetration of porous mullite preforms contained 38 vol% Al and had 315 MPa strength with 10.6 MPa⅐m 1/2 toughness. 9 The strength and toughness of Al 2 O 3 -Ni composites prepared by reactive hot pressing were reported to be 250 MPa with 6.4 MPa⅐m 1/2 while comparable materials prepared by conventional sintering had less than 200 MPa strength and 2.5 MPa⅐m 1/2 toughness.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…3,6 Other reports have not included strength values, presumably because of unacceptably low values; toughness values ranging from 4 to 8 MPa⅐m 1/2 were reported. 1,2,5,7 The poor mechanical performance was attributed to a lack of adhesion at the metal-ceramic interface and porosity. [1][2][3][4][5][6][7] Indeed, it has been suggested that the formation of a small amount of NiAl 2 O 4 at the Ni-Al 2 O 3 interface is necessary to promote good adhesion.…”

Section: Introductionmentioning

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“…1,2,5,7 The poor mechanical performance was attributed to a lack of adhesion at the metal-ceramic interface and porosity. [1][2][3][4][5][6][7] Indeed, it has been suggested that the formation of a small amount of NiAl 2 O 4 at the Ni-Al 2 O 3 interface is necessary to promote good adhesion. 10 The reaction of Al with oxides has been used to prepare several different composites including Al 2 O 3 -Ni.…”

Section: Introductionmentioning

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Al₂O₃–Ni Composites with High Strength and Fracture Toughness

Fahrenholtz

Ellerby

Loehman

2000

Journal of the American Ceramic Society

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Al2O3–Ni composites were prepared by the reactive hot pressing of Al and NiO. The composites had a two‐phase, interpenetrating microstructure and contained ∼35 vol% Ni. They exhibited an impressively high combination of strength and toughness at room temperature; the four‐point bending strength was in excess of 600 MPa with a fracture toughness of more than 12 MPa·m1/2. Examination of fracture surfaces showed that Ni ligaments underwent ductile deformation during fracture. SEM analysis revealed knife‐edged Ni ligaments with a limited amount of debonding around their periphery (i.e., at the Ni–Al2O3 interface), indicating a strong Ni–Al2O3 bond.

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Section: Introductionmentioning

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Al₂O₃–Ni Composites with High Strength and Fracture Toughness

Fahrenholtz

Ellerby

Loehman

2000

Journal of the American Ceramic Society

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“…Para lograr un refuerzo eficiente, se requiere sin embargo un alto nivel de dispersión de la fase dúctil en la matriz para lograr una alta densidad relativa. Los materiales compuestos de alúmina-níquel se han preparado por varios métodos, incluyendo el procesamiento por sol-gel [4][5], sinterización sin presión, [6][7], la reducción de NiAl 2 O 4 [8], el prensado en caliente reactivo [9][10] o la reacción de En este trabajo, se presenta un estudio comparativo de la influencia de la velocidad de deformación sobre el comportamiento mecánico a la fragmentación de materiales compuestos de una matriz de alúmina con níquel metálico disperso cuando son sometidos a elevadas velocidades de deformación. La fragmentación bajo cargas dinámicas de compresión a alta velocidad se ha realizado mediante una Barra Hopkinson (SHPB).…”

Section: Introductionunclassified

Análisis de la fragmentación de cermets de alúmina–níquel ensayados en Barra Hopkinson a altas velocidades de deformación

Orgaz¹,

Lecue²,

Herencia³

et al. 2014

Bol. Soc. Esp. Ceram. Vidr.

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El potencial de los materiales de alta alúmina en el campo de la ingeniería es de gran importancia debido a su inercia, alta disponibilidad y su gran resistencia eléctrica y química. Sin embargo, la fragilidad de alúmina limita mucho sus aplicaciones. Uno de los enfoques más prometedores para la mejora de las propiedades mecánicas de los materiales cerámicos son los "cermets" consistentes en incorporar una segunda fase metálica como refuerzo en una matriz cerámica. Una gran variedad de materiales compuestos cerámicos con fases dispersas metálicas se han preparado, sin embargo el sistema Al 2 O 3 -Ni ha sido uno de los más estudiados [1][2][3] debido principalmente a sus posibilidades de alta resistencia a la corrosión y a la oxidación a alta temperatura combinada con una alta resistencia al desgaste y una alta tenacidad a temperatura ambiente. La inclusión de una fase dúctil en una matriz de alúmina rígida mejora el comportamiento mecánico estático a través de la desviación por puenteo o por enroramiento de grieta. Para lograr un refuerzo eficiente, se requiere sin embargo un alto nivel de dispersión de la fase dúctil en la matriz para lograr una alta densidad relativa. Los materiales compuestos de alúmina-níquel se han preparado por varios métodos, incluyendo el procesamiento por sol-gel [4][5], sinterización sin presión, [6][7], la reducción de NiAl 2 O 4 [8], el prensado en caliente reactivo [9-10] o la reacción de En este trabajo, se presenta un estudio comparativo de la influencia de la velocidad de deformación sobre el comportamiento mecánico a la fragmentación de materiales compuestos de una matriz de alúmina con níquel metálico disperso cuando son sometidos a elevadas velocidades de deformación. La fragmentación bajo cargas dinámicas de compresión a alta velocidad se ha realizado mediante una Barra Hopkinson (SHPB). Se ensayaron materiales compuestos de alúmina-níquel con contenidos en metal de hasta el 50 vol. %, los cuales fueron procesados coloidalmente a partir de suspensiones acuosas coladas sobre moldes porosos de alúmina. Las muestras se pre-trataron térmicamente para lograr una interfase de unión eficaz y se sinterizaron posteriormente bajo un flujo inerte de atmósfera de argón. Para cada ensayo de fragmentación dinámica se determinaba la correspondiente velocidad de deformación. Las distribuciones estadísticas de tamaños de fragmentos producidos en el impacto con la barra de Hopkinson se determinaron por métodos de tamizado y sus resultados fueron analizados de acuerdo con la función de distribución estadística de Weibull y con el modelo exponencial de Rosin y Rammler. El efecto de la velocidad de deformación sobre el tamaño medio de fragmento se analizó utilizando los modelos de energía existentes. Finalmente, se analizaron los mecanismos de rotura involucrados. Palabras clave: Metal cerámicos, alúmina-níquel, estadística, fragmentación, Barra Hopkinson Fragmentation analysis of alumina-nickel cermets subjected to Hopkinson bar tests at high strain ratesA comparative study of the influence of t...

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