7. Felületi rétegek kialakítása és kerámiák minősítése

Hasonló dokumentumok
SiAlON. , TiC, TiN, B 4 O 3

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 8. Képlékeny viselkedés. Terhelési diagram. Mechanikai tulajdonságok 2. s sz (Pa) Tankönyv fejezetei: 16-17

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 7.

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 7. Képlékeny viselkedés. Terhelési diagram. Mechanikai tulajdonságok 2. s sz (Pa) Tankönyv fejezetei: 16-17

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 7. Képlékeny viselkedés. Terhelési diagram. Mechanikai tulajdonságok 2. s sz (Pa) Tankönyv fejezetei: 16-17

MEMS, szenzorok. Tóth Tünde Anyagtudomány MSc

2011. tavaszi félév. Élanyagok. Dr. Ozsváth Péter Dr. Szmejkál Attila

Kerámiák és kompozitok (gyakorlati elokész

Felületmódosító technológiák

Kerámiák. Keszler Anna. Hagyományos és korszerű műszaki kerámiák. MTA Természettudományi Kutatóközpont Anyag- és Környezetkémiai Intézet

Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II / II. félév 2. előadás ÉLANYAGOK. Dr. Szmejkál Attila Ozsváth Péter

Kerámia, üveg és fém-kerámia implantátumok

3. METALLOGRÁFIAI VIZSGÁLATOK

9. FORGÁCSOLÁS HATÁROZATLAN ÉLGEOMET- RIÁJÚ SZERSZÁMMAL

7.3. Plazmasugaras megmunkálások

12. Kerámia termékek tervezése és alkalmazása

2. Korszerű műszaki kerámiák (bevezetés)

ANYAGTUDOMÁNY ÉS TECHNOLÓGIA TANSZÉK

Anyagismeret tételek

Szerkó II. 1 vizsga megoldása 1.) Sorolja fel és ábrázolja az élanyagokat szabványos jelölésükkel a keménység-szívósság koordináta rendszerben!

Al 2 O 3 kerámiák. (alumíniumtrioxid - alumina)

2011. tavaszi félév. Köszörülés. Dr. Markovits Tamás. Dr. Ozsváth Péter Dr. Szmejkál Attila

Hegeszthetőség és hegesztett kötések vizsgálata

Kerámiák. Csoportosítás. Hagyományos szilikátkerámiák Építőanyagok: cement, tégla, fajansz, stb Üvegekek, Fémoxidok, nitridek, boridok stb.

Szepes László ELTE Kémiai Intézet

Bevezetés a lézeres anyagmegmunkálásba

dr. Sipos Sándor dr. Sipos Sándor

Korszerő alkatrészgyártás és szerelés II. BAG-KA-26-NNB

6. változat. 3. Jelöld meg a nem molekuláris szerkezetű anyagot! A SO 2 ; Б C 6 H 12 O 6 ; В NaBr; Г CO 2.

tervezési szempontok (igénybevétel, feszültségeloszlás,

Szerszám anyagok (élanyagok, szerszám bevonatok)

ACÉLOK HEGESZTHETŐSÉGE

ÜVEG FIZIKAI TULAJDONSÁGAI,

SOFIA BLAST KFT Tel.:

A töréssel szembeni ellenállás vizsgálata

MEGMUNKÁLÁSI TECHNOLÓGIÁK AJ005_2 FORGÁCSOLÓ SZERSZÁMOK, SZERSZÁM- ÉS SEGÉDANYAGOK

Bevezetés a lézeres anyagmegmunkálásba

2. Tantermi Gyakorlat A szerkezeti anyagok tulajdonságai és azok vizsgálata Nyomóvizsgálat, hajlítóvizsgálat, keménységmérés

Anyagszerkezet és vizsgálat

ANYAGTUDOMÁNY ÉS TECHNOLÓGIA TANSZÉK Fémek technológiája

MÉRNÖKI ANYAGISMERET AJ002_1 Közlekedésmérnöki BSc szak Csizmazia Ferencné dr. főiskolai docens B 403. Dr. Dogossy Gábor Egyetemi adjunktus B 408

Gyors prototípus gyártás (Rapid Prototyping, RPT)

FOK Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai tárgy kolokviumi kérdései 2012/13-es tanév I. félév

Anyagtudomány: hagyományos szerkezeti anyagok és polimerek

POLÍROZÁS A SZERSZÁMGYÁRTÁSBAN I. rész.

Villamosipari anyagismeret. Program, követelmények ősz

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 2.

Mikrohullámú abszorbensek vizsgálata

FBN206E-1 és FSZV00-4 csütörtökönte 12-13:40. I. előadás. Geretovszky Zsolt

ACÉLOK MÉRNÖKI ANYAGOK

FÉLVEZETŐ ALAPÚ ESZKÖZÖK GYÁRTÁSTECHNOLÓGIÁJA

Csiszoló-polírozó rudak, csiszolókorongok

2.) Ismertesse a fémek fizikai tulajdonságait (hővezetés, hőtágulás stb.)!

Könnyűfém és szuperötvözetek

Anyagválasztás Dr. Tábi Tamás

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Elektronikus Eszközök Tanszéke.

FORGÁCSOLÓ SZERSZÁMOK, SZERSZÁM- ÉS SEGÉDANYAGOK

2. Műszaki kerámiák mechanikai és hővezetési tulajdonságai

A vizsgált anyag ellenállása az adott geometriájú szúrószerszám behatolásával szemben, Mérnöki alapismeretek és biztonságtechnika

GAFE FORGÁCSOLÁSI ALAPISMERETEK (Kézi forgácsoló műveletek)

Acélok és öntöttvasak definíciója

TDK Tájékoztató 2015 Területek, témák, lehetőségek

Anyagvizsgálatok. Mechanikai vizsgálatok

KÉRDÉSEK - MŰSZAKI (TECHNIKAI) ANYAGOK-TKK-2016

Anyagszerkezettan és anyagvizsgálat 2015/16. Bevezetés. Dr. Szabó Péter János

ANYAGISMERET I. ACÉLOK

Korszerű technológiák: zsugorodás-kompenzált és magasraktári ipari padlók

Mikrohullámú abszorbensek vizsgálata

A forgácsolás alapjai

TDK Tájékoztató 2017 Területek, témák, lehetőségek

SiC kerámiák. (Sziliciumkarbid)

Nem gyémánt, nem grafit, fullerén

XXI. Nemzetközi Gépészeti Találkozó - OGÉT 2013

MIKROELEKTRONIKA, VIEEA306

KÖSZÖRÜLÉS FORGÁCSOLÁS HATÁROZATLAN ÉLGEOMETRIÁJÚ SZERSZÁMOKKAL KÖSZÖRÜLÉS KÖSZÖRÜLÉS. Dr. Szmejkál Attila Ozsváth Péter

GÉPSZERKEZETTAN - TERVEZÉS GÉPELEMEK KÁROSODÁSA

Folyadékok. Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 2. Általános anyagszerkezeti ismeretek Folyadékok, szilárd anyagok, folyadékkristályok.

7. Élettartam növelő megmunkálások (tartósság növelő)

Anyagismeret I. Nyomó, hajlító vizsgálat Keménységmérés. Összeállította: Csizmazia Ferencné dr.

9. Funkcionális kerámiák

GÉPÉSZMÉRNÖKI SZAK. Anyagtudomány II. Műanyagok, kerámiák, kompozitok. Dr. Rácz Pál egyetemi docens

FÉLVEZETŐ ALAPÚ ESZKÖZÖK GYÁRTÁSTECHNOLÓGIÁJA

Diffúzió. Diffúzió sebessége: gáz > folyadék > szilárd (kötőerő)

KÚPOS LEMEZFÚRÓ. profiline

SZERVÍZTECHNIKA ÉS ÜZEMFENNTARTÁS. Dr. Szabó József Zoltán Egyetemi docens Óbudai Egyetem BDGBMK Mechatronika és Autótechnika Intézet

Szakmai nap Nagypontosságú megmunkálások Nagypontosságú keményesztergálással előállított alkatrészek felület integritása

1. változat. 4. Jelöld meg azt az oxidot, melynek megfelelője a vas(iii)-hidroxid! A FeO; Б Fe 2 O 3 ; В OF 2 ; Г Fe 3 O 4.

ANYAGTUDOMÁNY ÉS TECHNOLÓGIA TANSZÉK. Anyagismeret 2016/17. Szilárdságnövelés. Dr. Mészáros István Az előadás során megismerjük

NYÁK technológia 2 Többrétegű HDI

equest equest upon r upon r 07/10/ /10/2013

RÉSZLETEZŐ OKIRAT a NAH /2016 nyilvántartási számú akkreditált státuszhoz

ANYAGISMERET A GYAKORLATBAN. KATONA BÁLINT ANYAGTUDOMÁNY ÉS TECHNOLÓGIA TANSZÉK

Az ipari komputer tomográfia vizsgálati lehetőségei

MEGMUKÁLÁSI TECHNOLÓGIÁK NGB_AJ003_2 FORGÁCSOLÁSI ELJÁRÁSOK

SOIC Small outline IC. QFP Quad Flat Pack. PLCC Plastic Leaded Chip Carrier. QFN Quad Flat No-Lead

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 2. Általános anyagszerkezeti ismeretek Molekulák, folyadékok, szilárd anyagok, folyadékkristályok

ÁLTALÁNOS ISMERETEK. 2.) Ismertesse a fémek fizikai tulajdonságait (hővezetés, hőtágulás stb.)!

Gépészet szakmacsoport. Porkohászat

Nemzeti Akkreditáló Testület. SZŰKÍTETT RÉSZLETEZŐ OKIRAT (1) a NAT /2013 nyilvántartási számú akkreditált státuszhoz

ANYAGTUDOMÁNY ÉS TECHNOLÓGIA TANSZÉK. Anyagismeret 2007/08. Károsodás. Témakörök

Átírás:

7. Felületi rétegek kialakítása és kerámiák minősítése Menyhárd Alfréd, Szépvölgyi János BME Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék amenyhard@mail.bme.hu Iroda: H épület 1. emelet; Tel.: 463-3477

Vázlat Felületi rétegek kialakítása Célok Módszerek Gyakorlati megvalósítások Alkalmazások Kerámiarétegek összekötése Utólagos megmunkálás Kerámiák minősítése 2

Célok A felületen védő-, módosító-és/vagy funkcionális réteg kialakítása Alkalmazások Optikai bevonatok Tribológiai rétegek Tüzelőanyag cellákhoz ionvezetők Katalizátor rétegek Mikroelektronikai eszközök: RAM, DRAM stb. 3

Rétegkialakítási módszerek Fizikai Termikus elpárologtatás és leválasztás (TED) Pulzált lézersugaras leválasztás (PLD) Molekulasugaras epitaxia (MBE) Porlasztásos leválasztás (SD) Kémiai Kémiai leválasztás oldatból (CSD) Kémiai leválasztás gőzfázisból (CVD) Termikus szórás 4

Termikus elpárologtatás és leválasztás Olyan anyagok esetében, melyeknek stabil gázállapotuk van Elemek (fémek) Molekulák (csak kevés kerámia molekulának van stabil gázállapota) SiO, B 2 O 3, GeO, SnO, AlN, CaF 2, MgF 2 Atmoszféra Oxigén Nitrogén gáz 5

Pulzált lézersugaras leválasztás Oxidkerámia bevonatok létrehozása 6

Molekulasugaras epitaxia Epitaxia: kristályok szabályos összenövése Nagy/ultranagy vákuum (10-6 -10-8 Pa) Fémek párologtatása Gallium Arzén Kvázi-Knudsen effúziós cellák A rétegnövekedés sebessége 1 µm/h Effúzió: gázrészecskék kis lukon történő átáramlása 7

Porlasztásos rétegleválasztás Plazmaszórás 8

Plazmaszórás a gyakorlatban http://www.gordonengland.co.uk/ps.htm 9

Kémiai módszerek Leválasztás oldatból (CSD) 10

Kémiai leválasztás oldatból Folyamat 11

Kémiai leválasztás gőzfázisból Folyamatok 12

Kémiai leválasztási módszerek Példák Karbidok (bór-karbid) 4BCl 3 + CH 4 +4H 2 B 4 C +12HCl Nitridek (bór-nitrid) BCl 3 + NH 3 BN +3HCl Szilícium-nitrid 3SiH 4 + 4NH 3 Si 3 N 4 +12H 2 Oxidok SiH 4 + O 2 SiO 2 +2H 2 Tetraetil ortoszilikátból (TEOS) kiindulva Si(C 2 H 5 O) 4 + 12O 2 SiO 2 + 8CO 2 + 10H 2 O 13

Összekötés Célok Bonyolult szerkezetű és összetételű termékek előállítása Kerámia-fém Kerámia-kerámia Tulajdonságok javítása Kerámia por Ti-ötvözet 14

Összekötés Példák kerámia-fém kötésekre Példák Kötési technológia Kerámia Fém Átbocsátó szelepek Fémezés és keményforrasztás Al 2 O 3 Félvezetők tokozása Fémezés és keményforrasztás Al 2 O 3 Fe, Ni, Cu Fe, Ni, Cu Nyomásérzékelők Aktív forrasztás Al 2 O 3 Zr-ötvözet Fogimplantátumok Diffúziós kötés Al 2 O 3 Nb, Ti Csípőprotézis Nyomásos összekötés Al 2 O 3 Saválló acél Turbinalapátok Nyomásos összekötés Si 3 N 4 Saválló acél Turbófeltöltő rotor Aktív forrasztás Si 3 N 4 Ni-ötvözetek SOFC Üvegadalékos forrasztás ZrO 2 Cr-ötvözetek Lámpa Üvegadalékos forrasztás Üveg W, Mo Lencse Ragasztás Üveg Acél, polimerek 15

Kerámiák összekötése köztirétegekkel Módok Összetételi különbségek kiegyenlítése Hőtágulási együtthatók illesztése Képlékeny réteg közbeiktatása Alakváltozás, feszültségek kialakulásának megakadályozása Szinterelés utáni lehűléskor a feszültségek csökkentése a köztiréteg módosulatváltozásával Nanokristályos köztiréteg bevitele 16

Köztirétegek Si 3 N 4 bevonatokban Közti réteg Fémes anyagok Hőtágulási különbségek kiegyenlítése köztiréteggel WC-Co Super-Invar Invar (Ni/Fe) Kovar (Ni/Co) * Ti-ötvözet Fe/W Relaxáló plasztikus folyással (képlékenység, szuperplaszticitás) Cu Al Al-ötvözet Ni Ti Más puhafémek Cermet Cermet ** Társított anyagok Cu-Al 2 O 3, Ni-Al 2 O 3 Cu-Al 2 O 3 Cu-C * Kovar Kővár (Erdély) boroszilikát üveghez hasonló hőtágulás ** Cermet fémkerámia (oxid, karbid, nitrid + fém (Ni, Mo, Co) és kötőanyag) 17

Felületi megmunkálás Célok A kerámiatestek végső méretének és felületi sajátságainak kialakítása Mikor van szükség utómegmunkálásra? Szintereléskor nem állítható be a pontos méret Javítani kell a tribológiai jellemzőket Optikai sajátságokat kell beállítani 18

Felületi megmunkálás Kivitelezési módok Kis fordulatszámú köszörülés (Low-speed grinding) Durva köszörűvel Csiszolás (Lapping) Durva csiszolóanyagokkal Kemény csiszolószerszámmal Polírozás (Polishing) Finom csiszolóanyagokkal Puha polírozó párnával 19

Különböző felületi megmunkálások Az egyes technikák kapcsolata 20

Megmunkálási módszerek jellemzői Módszer Köszörülés Csiszolás Polírozás Véső felület Durva Sima Tükör Csiszolóanyagok Anyag Fémoxid, fémkarbid, gyémánt Tulajdonság Keménység, szívósság, kopásállóság Méret 30-100 µm 1-30 µm <1 µm Szerszámok Anyag Öntöttvas Fém/gyantakötés Műanyag, bitumen Tulajdonság Keménység, elasztoplasztikusság, kopásállóság Felület Rovátkolt, textúrált, alakos Folyadék Vízalapú, olajalapú, adalékok Gép Típus Mozgás Sebesség (m/min) 20-200 50-30 Nyomás (kpa) 10-100 1-30 21

Fotomaratás Litográfiai módszer Nagyon bonyolult formák kialakítására alkalmas Ce 2 O 3 és Cu 2 O tartalmú kerámiák Maszkolás a minta negatívjával Besugárzás ultraibolya fénnyel Ce 3+ + Cu + Cu 4+ + Cu Hőkezelés, amely során a Cu szemcsék gócképzőként hatnak és lokálisan kristályosodás történik a besugárzott területen Maratás HF oldattal, amely a kristályosodott részt sokkal gyorsabban oldja 600 Mesh lyukméretű szita készítése 22

Elektromos kisüléses alakítás Elektromosan vezető kerámiák Karbid Szilicid Boridok Nitridek A szerszám és a mintadarab között egy dielektromos folyadék áramlik Az elektromos kisülések hatására bekövetkező erózió formázza a mintadarabot, mert lokálisan nagyon felmelegszik a mintadarab Nincs mechanikai feszültség Egyedi formák készíthetők (például sütőformák) Lassú, rossz felületi minőség 23

Szilícium egykristály lapkák előállítása Egykristály növelés és megmunkálás 24

Termékminősítés Célok Hibahelyek jellege Felületen lévő hibahelyek (detektálás könnyű) Repedések Nem megfelelő szinterelés Rossz szerszámminőség Rejtett hibahelyek (detektálás nehéz) Nagyon veszélyes Az anyag belsejében találhatók Tönkremenetelhez vezet 25

Termékminősítés A kerámiák ridegek Törési mechanizmusuk eltér a fémektől és műanyagoktól Törési viselkedés megállapítása fontos! Megfelelő vizsgálati módszerekre van szükség Termékek mechanikai vizsgálata Kerámiatechnológia fontos része 26

Termékminősítés Nem destruktív vizsgálatok Nem teszi tönkre a mintadarabot Késztermék minősíthető Folyamatos minőségellenőrzést tesz lehetővé Belső szerkezeti hibák feltárása Destruktív vizsgálatok A próbatest tönkremegy Alaptulajdonságok mérése Mechanikai vizsgálatok 27

Termékminősítés Szemrevételezés Méretek ellenőrzése Sűrűség (az elméletihez viszonyítva) Felülnézet Általában nagyon pontosnak kell lenniük Oldalnézet 28

Röntgen radiográfia Nem destruktív módszer (Mikrofókusz technika) A lyuk képe Nagy sűrűségű zárvány 29

Ultrahangos szondázás Nem destruktív módszer Elektromos input Elektromos input víz Távadó Belső hibák Jelvevő egység dranszdúcer Behatolási felület Kis hiba Elektromos Nagy hiba Kilépő felület Háttérnyomás 30

Ultrahangos szondázás Példa: melegen sajtolt Si 3 N 4 31

Akusztikus holográfia Ultrahangos képalkotási technika A mintadarab képe Lézer Optikai lencse Akusztikus lencse Mintadarab Mintaoldali transzdúcer Referencia transzdúcer 32

Nyomószilárdság mérése 33

Húzószilárdság mérése US szabvány 34

Hajlítószilárdság mérése A hajlítószilárdság számítása σ f = 1,5P L 0 L i bh 2 b a próbatest szélessége h a próbatest szélessége 35

Kifáradás és lassú törésterjedés 36

R-görbe: K IC függ a törés hosszától Különböző törési mechanizmusok egyidejű jelenléte 37

A kifáradás megakadályozása Mikroszerkezet hatása 38

Ciklikus igénybevétel A törés növekedése 39