Investigation and Modelling of Tribological and Fracture Behavior of Si3N4 based ceramics  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
46467
Type K
Principal investigator Marosné dr. Berkes, Mária
Title in Hungarian Si3N4 alapú kerámiák tribológiai és törési viselkedésének vizsgálata és modellezése
Title in English Investigation and Modelling of Tribological and Fracture Behavior of Si3N4 based ceramics
Panel Engineering, Metallurgy, Architecture and Transport Sciences
Department or equivalent Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet (University of Miskolc)
Participants Babcsánné Kiss, Judit
Czél, György
Kocsisné dr. Baán, Mária
Koncz, János
Maros, Zsolt
Rózsahegyi, Péter
Starting date 2004-01-01
Closing date 2008-12-31
Funding (in million HUF) 6.875
FTE (full time equivalent) 0.00
state closed project





 

Final report

  
Results in Hungarian
1. Különféle szilíciumnitrid alapú kerámiák dinamikus igénybevétellel szembeni és tribológiai viselkedésének elméleti és kísérleti tanulmányozása, a károsodási folyamatok anyagszerkezeti hátterének vizsgálata, a mechanikai, törésmechanikai és mikroszerkezeti jellemzők ill. a kopási tulajdonságok és az anyagtechnológiai paraméterek kapcsolatának vizsgálata 1.1. Műszerezett ütővizsgálatok elektro-emissziós méréssel kiegészítve monolitikus és C-nanocsővel erősített Si3N4 kerámiákon - A KId meghatározása bemetszett és bemetszetlen próbatesteken (statikus összefüggések, dinamikus kulcsgörbe módszer, fraktográfiai módszer) - A KId sebességfüggésének elemzése - A dinamikus törési folyamat jellemzése (törési idő, törési energia, törési feszültség) - Töretfelületek fraktográfiai vizsgálata (törést okozó hiba, törési mechanizmusok) 1.2. Pin-on-disc kopásvizsgálatok, különféle mechanikai (keménység-, szilárdsági, szívóssági) valamint mikroszerkezeti (EDS, Rtg. diffr.) és fraktográfiai (SEM) vizsgálatokkal kiegészítve - egyenes vonalú ciklikus terheléssel C+ és N+ ionnal-implantált illetve utóhőkezelt Si3N4 kerámiákon; - a szerszám és a próbatest egyirányú, körpályán történő relatív elmozdulásával monolitikus Si3N4-en és és Si3N4/SiC/grafit nanokompozitokon 2. A kopási és törési folyamatok fizikai-matematikai modellezésének elméleti és kísérleti vizsgálata 3. Üvegek felületi rétegében kialakult gyártási maradó feszültségek
Results in English
1. Experimental and theoretical analysis of the mechanical behaviour of Si3N4 ceramics in dynamic and wear type loading conditions. 1.1. Instrumented impact tests completed with electro-emission measurements executed on monolithic and CNT reinforced Si3N4 ceramics. - Determination of the KId on notched and un-notched specimens using the static equations, the dynamic K-curve method and fractographic procedures. - Analysis of the rate dependence of the dynamic fracture toughness of Si3N4 ceramics - Characterization of the dynamic failure process (fracture time, fracture energy, fracture strength) - Analysis of the fracture surfaces of dynamically impacted ceramics (failure initiation flaws, failure mechanisms) 1.2. Pin-on disc wear tests with additional mechanical and microstructural characterization of the test samples by hardness, bending strength and fracture toughness measurements, as well as EDS, X-ray diffr. and fractography by SEM - Tests on C+ and N+ ion-implanted and post-heat treated Si3N4 specimens (linear, reciprocal relative motion of frictional parts); - Tests on monolithic and Si3N4/SiC/graphite reinforced Si3N4 nano-composites (unidirectional rotational relative motion of the counterparts) 2. Modelling of the wear and failure damage processes of the investigated materials 3. Characterization of the residual stresses in the surface layer of glasses by scratch test with integrated image processing
Full text http://real.mtak.hu/1441/
Decision
Yes





 

List of publications

  
Marosné BM; Kaulics N; Lenkeyné BGy: SiAlON kerámiák mechanikai viselkedésének jellemzése műszerezett ütővizsgálattal, VIII. Országos Törésmechanikai Szeminárium, 2004, április 26-27. Miskolc (szóbeli előadás), 2004
Maros BM; Kaulics N; Lenkeyné BGy; Arató P: A dinamikus törési szívósság meghatározása Si3N4 kerámiákon, Kerámia és Szilikátipari Kutatások és Mérnökképzés a Miskolci Egyetemen, Szakmai Tudományos Konferencia, 2004. május (szóbeli előadás), 2005
Babcsán KJ; Maros BM: Implantált Si3N4 alapú kerámiák mikroszerkezeti sajátosságai, Kerámia és Szilikátipari Kutatások és Mérnökképzés a Miskolci Egyetemen, Szakmai Tudományos Konferencia, 2004. május (szóbeli előadás), 2005
Kaulics NSze: SiAlON kerámiák műszerezett ütővizsgálata, Diplomaterv, Miskolci Egyetem, p91+Mellékletek, 2004
Kaulics N: Si3N4 alapú kerámiák dinamikus törési viselkedésének jellemzése műszerezett ütővizsgálat és fraktográfia segítségével, Miskolci Egyetem, Doktoranduszok Fóruma, Miskolc, 2004. november 9. Gépészmérnöki Kar Szekciókiadványa, ISBN 963 661 678 7, p131-137, 2005
Maros BM; Kaulics N: Characterization of Dynamic Fracture of Si3N4 Ceramics during Instrumented Impact Testing, (oral presentation) 22nd Meeting of ESIS TC6 Work Group, Teddington, 2-3. Dec. 2004. ESIS TC6 meeting, National Physical Laboratory, 2004
Marosné BM; Kaulics N: Műszaki Kerámiák Mechanikai Vizsgálatának Legfontosabb Szabványai, Szabványgyűjtemény, Miskolci Egyetem, Mechanikai Technológiai Tanszék, 2004
Marosné BM; Kaulics N: Műszaki Kerámiák Mechanikai és Mikroszerkezeti Vizsgálatai: Szilárdsági, Szívóssági, Fraktográfiai Vizsgálatok, Cikkgyűjtemény, Miskolci Egyetem, Mechanikai Technológiai Tanszék, 2004
Kaulics N: Fraktográfiai vizsgálatok és az R-görbe viselkedés elemzése Si3N4 alapú kerámiák esetén, Tanulmány, Miskolci Egyetem, Mechanikai Technológiai Tanszék, p12, 2004
Babcsán KJ; Maros BM: Microstructural characterisation of ion-implanted Si3N4 based ceramics, Materials World, Volume 6 No1 January 2005; http://www.materialworld.uni-miskolc.hu/tartalom/2005/jan/05_Babcsan_Kiss.pdf, 2005
Maros BM; Kaulics N; Arató P; Lenkey BGy: Determination of Dynamic Fracture Toughness of Si3N4 Ceramics By Instrumented Impact Test, Key Engineering Materials, Vol.290., 2005, p304-307, ISBN: 0-87849-973-3 , online at http://www.scientific.net, @2005 Trans Tech Publications, Switzerland, 2005
Maros BM; Kaulics N; Dusza J; Rudnayova E: Dinamikusan terhelt Si3N4 kerámiák fraktográfiai vizsgálata, Tanulmány I., Miskolci Egyetem, Mechanikai Technológai Tanszék, 2005. július, p51, 2005
Marosné BM; Kaulics N; Gál I: Determination of elastic modulus of structural ceramics under dynamic loading, microCAD`2005 International Computer Science Conference, Miskolc, 2005. márc. 18-19. Miskolc, ISBN 9636616663, pp. 73-80., 2005
Marosné BM; Babcsán KJ; Kuzsella L; Arató P: Some Experiences of Tribological, Microstructural and Mechanical Investigation of Post Heat Treated SiAlON Ceramics, Materials Science Forum, Vols. 473-474., (2005) pp.135-140. online at http://www.scientific.net, @2005 Trans Tech Publications, Switzerland, 2005
Babcsán KJ; Marosné BM; Wanderka N; Klaffke D; Schubert H: Tribological behaviour of Si3N4 modified by high energy ion-implantation, IX. Conference & Exhibition of the European Ceramic Society, 19 - 23 June, 2005, Portoro, Slovenia, (poszter előadás), 2005
Marosné BM; Kaulics N: Characterization of dynamic failure process of Si3N4 ceramics, V. Országos Anyagtudományi, Anyagvizsgálati és Anyaginformatikai Konferencia és Kiállítás, 2005. Okt. 10-12., Balatonfüred (szóbeli előadás), 2005
Kaulics N: Application Potentials of Instrumented Impact Test of Si3N4 Ceramics, Proceedings of the 5th International Conference of PhD Students, University of Miskolc, Hungary, 14-20 August, 2005. Engineering Sciences I. p105-110., 2005
Babcsán KJ; Marosné BM: Tribological, Mechanical and Microstructural Consequences of N+ and C+ ion implantation in Si3N4 ceramics, V. Országos Anyagtudományi, Anyagvizsgálati és Anyaginformatikai Konferencia és Kiállítás, OAAAKK, 2005. Okt. 10-12., Balatonfüred, 2005
Sunplant Bt., Miskolc: Egyedi befogószerkezet kiviteli tervdokumentációja műszaki kerámiák alacsony és nagyhőmérsékletű hárompontos hajltóvizsgálatához 3xA1 összeállítási + 43 db alkatrészrajz, Miskolci Egyetem, Mechanikai technológiai Tanszék, 2005
Babcsán KJ, Maros BM: Effect of Ion-implantation on the Microstructure of Si3N4 Based Ceramics, pp1-6 in Proc. microCAD`2005 Int. Computer Science Conf. Miskolc, March 18-19, Supplementary Volume, ISBN 963 661 666 3, UM, ITTC, Miskolc, 2005
Kaulics N: Si3N4 kerámiák dinamikus törésének jellemzése, Miskolci Egyetem, Doktoranduszok Fóruma, Miskolc, 2005. november 9. Gépészeti anyagtud. gyártási rendsz. és foly. Szekció, pp. 81-86., 2005
Kállay J, Marosné B M, Barkóczy P, Kaulics N: Üvegek gyártási maradó feszültségének vizsgálata, microCAD, Int. Computer Science Conf. Section L: Mat. Proc. Techn., Miskolc, Conference Proceedings, Supplementary Volume, ISBN 963 661 720 1 pp. 61-68., 2006
Kállay J: Üvegek gyártási maradó feszültségének jellemzése mech. vizsgálatokkal, Diplomaterv, Miskolci Egyetem, Mechanikai Technológiai Tanszék, p.90, 2006
Kaulics N, Marosné BM, Dusza J: Characterization of fracture behaviour of Si3N4 ceramics by instrumented impact test and fractography, microCAD`2006 Int. Computer Science Conf. Section L: Mat. Proc. Techn., Miskolc, 2006. márc. 16-17. ISBN 9636617201, pp.69-76., 2006
Kuzsella L, Marosné BM, Dusza J: Influence of graphite additives on wear properties of hot pressed Si3N4 ceramics, Conference on Fractography of Glasses and Ceramics V. July 9-12. Rochester, NY, USA, (poster presentation), 2006
Kaulics N, Maros BM: A modellalkotás elméleti alapjainak áttekintése, Tanulmány, Miskolci Egyetem, Mechanikai Technológiai Tanszék, p15, 2006
Maros BM, Koncsik Zs: Si3N4 nano-kompozit kerámiák tribológiai vizsgálatának tapasztalatai, Tanulmány, p44 + Melléklet, p23, Miskolci Egyetem, Mechanikai Technológiai Tanszék, p90, 2006
Kaulics N: Si3N4 kerámiák dinamikus törési szívósságának meghatározási lehetőségei, Miskolci Egyetem, Doktoranduszok Fóruma, Miskolc, Gépészeti anyagtud. gyártási rendsz. és foly. Szekció, pp. 246-251., 2006
Kaulics N, Marosné BM: Kerámia anyagok mechanikai viselkedését leíró anyagmodellek, anyagtörvények elemzése, Tanulmány OTKA_NI-061724, OTKA_T-046467, Miskolci Egyetem, Mechanikai Technológiai Tanszék, p30, 2006
Kaulics N, Marosné BM: Kerámia anyagok törési folyamatainak mechanikai modelljei, a modellek végeselemes rendszerekbe integrálhatóságának elemzése, Tanulmány, OTKA_NI-061724, OTKA_T-046467, Miskolci Egyetem, Mechanikai Technológiai Tanszék, p23, 2006
Koncsik Zs: Si3N4 nano-kompozitok tribológiai vizsgálata, TDK dolgozat, p39 +Mellékletek p46, Miskolci Egyetem, Tudományos Diákköri Konferencia, Gépészmérnöki Kar, Gépészeti Anyagtudomány, Gyártási Rendszerek és Technológiák Szekció, 2006. nov. 22., (II. helyezés), 2006
Marosné BM, Kaulics N, Dusza J: Si3N4 kerámiák dinamikus törési szívósságának meghatározása műszerezett ütővizsgálat és fraktográfiai vizsgálat alapján, IX. Országos Törésmechanikai Szeminárium, október 16-17. Miskolc, (szóbeli előadás), 2006
Maros B M; Kállai J; Barkóczy P: Izzólámpák üvegalkatrészeinek karcvizsgálatának kiértékelése számítógépi képelemzéssel, 6th Conference of Hungarian Association for Image Processing and Pattern Recognition, Debrecen, CD Publications, p.79-85., http://www.inf.unideb.hu/~kepaf/KEPAF2007.pdf, 2007
Maros B M; Kuzsella L; Koncsik Zs: Experiences on pin-on-disc wear test of Si3N4 C-nanocomposites, MicroCAD, International Scientific Conference, Miskolc, Kiadja: a Miskolci Egyetem Innovációs és Technológia Transzfer Centruma, ISBN 978-963-661-742-5 pp. 37-44., 2007
Maros B M; Kaulics N: Evaluation of dynamic fracture toughness of Si3N4 ceramics by different methods, MicroCAD, International Scientific Conference, Miskolc, Kiadja: a Miskolci Egyetem Innovációs és Technológia Transzfer Centruma, ISBN 978-963-661-742-5 pp. 31-36., 2007
Maros B M; Kuzsella L; Koncsik Zs: Si3N4 kerámiák tribológiai vizsgálata, XII. Fiatal Műszakiak Tudományos Ülésszaka, Kolozsvár, Kiadó: Erdélyi Múzeum Egyesület, ISBN 973-8231-67-1, pp 137-140., 2007
Kaulics N; Maros B M: Si3N4 kerámiák dinamikus törési szívósságának sebességfüggése, XII. Fiatal Műszakiak Tudományos Ülésszaka, Kolozsvár, Kiadó: Erdélyi Múzeum Egyesület, ISBN 973-8231-67-1, pp.101-104., 2007
Maros B M; Kaulics N: Rate dependence of fracture toughness of Si3N4 ceramics, 7th Conference on New Trends in Fracture and Fatigue, Miskolctapolca, (oral presentation and CD-publication, BAY Zoltán Foundation for Applied Research), 2007. máj. 4., 2007
Koncsik Zs; Maros B M; Kuzsella L: Tribological Behaviour of C-derived Si3N4 Nanocomposites, Materials Science Forum Vol. 589 (2008) pp 403-408, Trans Tech Publications, Switzerland, online available at: http://www.scientific.net, 2008
Maros B M; Kaulics N: Some insights into the rate dependence of dynamic fracture toughness of SiAlON ceramics, 6. Országos Anyagtudományi Konferencia, Siófok, Proceedings of the 6nd Hungarian Conference and Exhibition on Materials Science, Book of Abstracts on CD, p:2, 2007
Maros B M; Kuzsella L; Koncsik Zs: A kerámia jelentősége és jövője, különös tekintettel a tribológiai alkalmazásokra, Kiváló diplomaterv pályázat előadása, Svájci Mérnökök és Építészek Egyesületének Szakmai Konferenciája, 2007. nov. 13. ETH-Zürich, 2007
Marosné B M; Kuzsella L; Koncsik Zs: Experiences on pin-on-disc wear test and other mechanical tests of Si3N4 C-nanocomposites; Part I.: Wear mechanisms, wear types, Doktoranduszok Fóruma, Miskolc, 2007. nov. 13. pp 64-71. ME, Innovációs és Technológia Transzfer Centruma, 2007
Marosné B M; Kuzsella L; Koncsik Zs: A műszerezett keménységmérés problematikája, megbízhatósága, kísérleti tapasztalatok Si3N4 C-nanokompozitokon, OTKA_NI-061724, OTKA T 046467 Tanulmány, ME MTT, Miskolc, p 20., 2007
Koncsik Zs; Maros B M; Kuzsella L: Some aspects of modelling of wear mechanisms in ceramics, MicroCAD 2008, Miskolc, International Computer Science Conference, Supplementary Volume (közlésre elfogadva), 2008
Koncsik Zs; Maros B M; Kuzsella L: Effect of graphite additives on the tribological behaviour of Si3N4 nanocomposites, Conference of Fracture of Advanced Ceramics, 2008. szept. 7-10. Stara Lesna, Slovakia (poszter előadás), 2008
Maros B M; Barkóczy P; Fazekas A; Szeghalmy Sz; Koncsik Zs: Üvegfelületek minősítése számítógépes képelemzéssel kiegészített karcvizsgálattal, Carl Zeiss Szakmai Nap, MAB, Kohászati Szakbizottság, Miskolc 2008. október 2. (szóbeli előadás), 2008
Maros B M; Fazekas A; Barkóczy P; Szeghalmy Sz; Koncsik Zs: Qualifying glass surfaces by scratch test with integrated image processing, Conference of Fracture of Advenced Ceramics 2008. szept. 7-10. Stara Lesna, Szlovákia, Key Engineering Materials (közlésre elfogadva), 2008
Maros B M; Helmeczy KN; Arató P; Balázsi Cs: Mechanical and fractographic analyses of monolithic Si3N4 ceramics during impact testing, Conference of Fracture of Advenced Ceramics 2008. szept. 7-10. Stara Lesna, Szlovákia, Key Engineering Materials (közlésre elfogadva), 2008
Szeghalmy Sz; Koncsik Zs; Maros BM; Fazekas A; Barkóczy P: Üvegfelületek elemzése képelemző módszerrel kiegészített karcvizsgálattal, KÉPAF 2009, 2009. Jan. 28-30. Budapest, Hungary, Konferencia Kiadvány CD-n, pp9., 2009
Koncsik Zs; Maros BM; Kuzsella L.: Tribológiai és egyéb mechanikai jellemzők kapcsolatának vizsgálata Si3N4/SiC/grafit kerámia kompozitokon, OTKA T 046467 Tanulmány, ME MTT, Miskolc, p 20., 2008
Koncsik Zs; Maros BM;: Inhomogén anyagszerkezetek repedéskeletkezési és repedés terjedési sajátosságainak elemzése különös tekintettel a korszerű kerámia és kompozit anyagokra, OTKA NI 061724, OTKA T 046467 Tanulmány, ME MTT, Miskolc, p 15., 2008
Koncsik Zs; Maros BM; Kuzsella L: Relationship between fracture toughness, wear behaviour and microstructure of Si3N4/SiC/graphite composites, Conference of Contact Mechanics and Surface Treatment 2009, Algarve, Portugalia, 2009
Koncsik Zs.: Si3N4 nanokompozitok tribológiai vizsgálata, Diplomaterv, Miskolci Egyetem, p72+Mellékletek, 2007
Koncsik Zs; Maros BM; Kuzsella L: Correlation between the tribological and mechanical properties of Si3N4/SiC/graphite composites, MicroCAD 2009. marc. 19-20. Miskolc (oral presentation), Supplementary Volume, 2009
Koncsik Zs; Kaulics N; Maros BM;: Műszaki kerámiák törési és kopási károsodási folyamatainak modellezése, Szakirodalmi adatbázis, OTKA NI 061724, OTKA T 046467 Miskolci Egyetem, Mechanikai Technológiai Tanszék, 2008
Szekrényesi Anna: Monolitikus és C-nanocsővel erősített Si3N4 kerámiák műszerezett ütővizsgálata, Diplomaterv, ME MTT, Miskolc, 2009
Babcsánné KJ: Ion-implantációval módosított Si3N4 kerámia tribológiai tulajdonságai, Gép, megjelenés alatt, 2009
Kállay JG: Üvegek gyártási maradó feszültségének jellemzése mechanikai vizsgálatokkal, TDK dolgozat, p63,, Miskolci Egyetem, Tudományos Diákköri Konferencia, Gépészmérnöki Kar, Gépészeti Anyagtudomány, Gyártási Rendszerek és Technológiák Szekció, 2005. nov. (I. helyezés), 2005
Szeghalmy Sz: Automatikus üvegvizsgálat, Debreceni Egyetem, Informatikai Kar, Intézményi Tudományos Diákköri Konferencia, 2008. nov. 27., 2008
Marosné BM; Kaulics N; Lenkeyné BGy; Arató P: SiAlON kerámiák mechanikai viselkedésének jellemzése műszerezett ütővizsgálattal, Anyagvizsgálók Lapja 14. Évf. 4. Szám, p114-119, 2004
Babcsán KJ; Schubert H; Maros BM; Wanderka N; Klaffke J: Effect of Ion-implantation on the Microstructure of Si3N4 Based Ceramics, Key Eng. Mat., Vol.290., 2005, p234-237, ISBN: 0-87849-973-3, 2005
Maros B M; Kaulics N; Arató P: Characterization of dynamic failure process of Si3N4 ceramics, part I: Test procedures, fracture energies, and fractographic analysis, Fractography of Glasses and Ceramics V., Ceramic transactions, Vol. 199. Ed: Varner, J. R., Quinn, G. D., Wightman, M., ISBN 978-0-470-09737-3 pp. 421-433., 2007
Maros B M; Kaulics N; Arató P: Characterization of dynamic failure process of Si3N4 ceramics, part II: Dynamic fracture toughness, Fractography of Glasses and Ceramics V., Ceramic transactions, Vol. 199. Ed: Varner, J. R., Quinn, G. D., Wightman, M., ISBN 978-0-470-09737-3 pp. 435-453., 2007
Kaulics N: A dinamikus törési folyamat elméleti és kísérleti vizsgálata SiAlON-kerámiáknál, GÉP LVIII. Évf., 2007/5-6. Kiadja: Gépipari Tudományos Egyesület, ISSN 0016-8572, pp. 92-100., 2007
Kaulics N; Maros B M: Qualitative and quantitative fractographic analysis of dynamically impacted Si3N4 ceramics, (Second International PhD Symposium in Engineering, Pécs) Pollack Periodica, Vol. 2. No.2. pp. 119-129, Akadémiai Kiadó, 2007
Koncsik Zs; Maros B M; Kuzsella L: Tribological Investigation of Si3N4 Nanocomposites, Proceedings of the Conference of Friction, Wear and Wear Protection, Aachen, WILEY-VCH Verlag GmbH &Co. KGaA, (közlésre elfogadva), 2008
Maros B M; Helmeczy Kaulics N; Dusza J: Qualitative and Quantitative Fractographic Analysis of Dynamically Impacted Si3N4 Ceramics, Materials Science Forum Vol. 589 (2008) pp. 73-78. Trans Tech Publications, Switzerland, online available at http://www.scientific.net, 2008
Szeghalmy Sz; Barkoczy P; Maros B M; Fazekas A; Póliska Cs: A new technique for characterization of residual stresses in glass surfaces: scratch test completed with image analysis, Material Science Forum, Vol. 589 (2008), pp 275-280. Trans Tech Publications, Switzerland, online available at: http://www.scientific.net, 2008



Back »