Szén nanoszerkezetekkel erősített szilícium nitrid alapú kerámiák vizsgálata Berezvai Orsolya Témavezető Dr. Tapasztó Orsolya Vékonyréteg-fizika osztály Természettudományi Kutatóközpont Műszaki Fizikai és Anyagtudomámyi Intézet

A szilícium nitrid alkalmazási területei: ● Nagy hőigénybevételnek kitett szerkezeti elemek: belső égésű motor szelepek, sugárhajtómű fúvókák ● Szikramentes szerszámok fejlesztése: bánya, űrtechnika ● Erőteljes koptató hatásnak kitett szerkezetek : szerszámok, nagy hőmérsékleten működő súrlódó párok, fékek ● Bioalkalmazások: mozgásszervi implantátumok

Szilícium-nitrid alapú (nano-)kompozitok -grafénadagolás Cél: adalék fázis hozzáadásával a szilícium-nitrid kerámia tulajdonságainak javítása, illetve funkcionalitás (pl. elektromos vezetőképesség) létrehozása szilárdságjavítás törési szívósság növekedés rugalmassági modulus növelése hőtágulási együttható csökkentése tömegcsökkentés elektromos tulajdonságok javítása kopásállóság növelés hőszigetelő vagy hővezető képesség javítása

Plazmaszinterelés (SPS) A minták előállítása Poradalékok α-Si3N4 -attritor malom 5h, 4000 fordulatszám Al2O3 -porkeverék Plazmaszinterelés (SPS) 1600C, 3min Y2O3 GR két tipusú szinterelés Melegprés (HIP), 1700C, 3h, 20MPa Szárazprés (+PEG, mint felületaktív anyag) HIP

Pásztázó elektronmikroszkóp 3 és 4 pontos hajlítószilárdság Berendezések: Pásztázó elektronmikroszkóp Mechanikai mérések: Vickers keménység . 3 és 4 pontos hajlítószilárdság

Néhány rétegű grafénnal erősített kompozitok 3wt% GR Néhány rétegű grafénnal erősített kompozitok 3wt% GR

HIP 3wt% GR Néhány rétegű grafénnal erősített kompozitok, meleg izosztatikus préssel előállítva (HIP) HIP 3wt% GR

SPS 3wt% GR Néhány rétegű grafénnal erősített kompozitok, plazmaszintereléssel előállítva (SPS) 3wt% GR SPS

Plazmaszinterelés sematikus ábrája A grafénlemezek orientációjának lehetséges oka a plazmaszinterelésben alkalmazott egy tengely menti nyomás–ellentétben a HIP-ben alkalmazott izosztatikus nyomással.

Mechanikai tulajdonságok A Si3N4 mintáink mechanikai tulajdonságainak mérése Hajlítószilárdság-vizsgálat -hárompontos hajlítószilárdság -négypontos hajlítószilárdság Keménységmérés, mikro-indentációval

Mechanikai tulajdonságok Minta HV [GPa] SPS HV [GPa] HIP 1 12,586 9,939 2 12,979 9,942 3 12,714 10,609 4 10,681

Köszönetnyilvánítás Ezúton szeretném megköszönni témavezetőmnek, Dr. Tapasztó Orsolyának a munkámban nyújtott segítséget. Köszönöm az anyag előállításában és mechanikai vizsgálatában nyújtott segítséget Varga Viktornak és Gurbán Sándornak. A mikroszkópos felvételek elkészítésében köszönetet mondok Tóth Attilának. Köszönöm az intézet vezetőségének, hogy részt vehettem az MFA Nyári Iskolájában, illetve Dr. Daróczi Csabának és Dr. Radnóczi György Zoltánnak a szervezést és a tartalmas programokat.

Köszönöm a figyelmet!