Development of B6O-based materials for wear applications
Final Report Abstract
Zusammenfassend konnte im Gemeinschaftsprojekt gezeigt werden, dass flüssigphasengesinterte B6O-Werkstoffe zwar zu den superharten Werkstoffen gehören, es aber zu einem relativ starken Abfall der Härte mit der Last kommt. Untersuchungen an größeren Körnern haben gezeigt, dass die B6O-Phase, die bei Normaldruck gesintert wurde, nahezu identische Eigenschaften im Vergleich zu den hochdrucksynthetisierten Proben haben. Gefügeuntersuchungen für alle Werkstoffe weisen auf die entscheidende Rolle der Korngrenzen für dieses Verhalten hin. Die oxiddotierten Werkstoffe zeigen eine ca. 50 % Erhöhung der Bruchzähigkeit, bei gleichzeitiger stark verbesserter Sinterbarkeit und erhöhter Reproduzierbarkeit der Herstellung. Der sprunghafte Anstieg der Bruchzähigkeit mit geringen Additivgehalten (0.5-1 Vol%) und die faktische Unabhängigkeit von der Menge der Additive, der transkristalline Bruchmodus machen eine Änderung der B6O-Struktur infolge der Wechselwirkung mit den eingesetzten Sinteradditiven als Ursache sehr wahrscheinlich. Ob ähnliche Mechanismen in Borcarbid-Werkstoffen wirken ist nicht geklärt, wäre aber denkbar. Offen ist auch die Frage, ob mögliche lokale Amorphisierung des Borsuboxids unter Impactbelastung ähnlich wie bei Borcarbidwerkstoffen auftritt.
Publications
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2013. B6O materials with Al2O3/Y2O3-Additives densified by FAST/SPS and HIP. Journal of the European Ceramic Society 33, 2375–2390
Thiele, M., Herrmann, M., Michaelis, A.
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Boron suboxide ultrahard materials, Int. J. Ref. Met. Hard Mater., 39, (2013), 53-60
M. Herrmann, I. Sigalas, M. Thiele, M. M. Müller, H.-J. Kleebe, A. Michaelis
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2014. Boron suboxide for cutting and wear applications densified by near ambient and high pressure technologies. Material Science Engineering (MSE) 2014, Darmstadt, 23-25 September 2014
Thiele, M., Herrmann, M., Kleebe, H.-J., Michaelis, M
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2014. Boron suboxide: Recent progress towards establishing a new class of superhard materials. International Conference on Sintering 2014, Dresden, 24-28 August 2014
Thiele, M., Herrmann, M.
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2014. Superharte Werkstoffe auf Basis von Borsuboxid (B6O). Dissertationsschrift, Fakultät für Maschinenwesen, Technische Universität Dresden
Thiele, M.
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2015. B6O-ceramics, a potential material for ballistic applications? 39th International Conference and Expo on Advanced Ceramics and Composites, Daytona, 25 Januar – 4. Februar 2015
Herrmann, M., Klimke, J., Thiele, M., Michaelis, M.
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2015. Reactive and nonreactive preparation of B6O materials by FAST/SPS. Journal of the European Ceramic Society 35, 47-60
Thiele, M., Herrmann, M., Müller, C., Gestrich, T., Michaelis, A.
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Formation of secondary borides in liquid phase-sintered B6O materials; Journal of the European Ceramic Society
Volume 36, Issue 7, June 2016, Pages 1549-1557
Thiele M. Herrmann M, Müller C. Michaelis A.
