Badanie odporności na pękanie i zużycie przez tarcie powłok wielowarstwowych

• Autorzy: Kot M. , Rakowski W. , Major Ł. , Lackner J.

Warianty tytułu

EN

Examination of the fracture toughness and wear resistance of multilayer coatings

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono możliwości poprawy odporności na pękanie oraz zużycie powłok azotków metali i węglowych poprzez wprowadzenie międzywarstw z materiału charakteryzującego się sprężysto-plastycznym charakterem deformacji. Przedstawiono wyniki badań indentacyjnych i tribologicznych powłok wielowarstwowych Ti/TiN i a-C:H/TiN, które porównano z właściwościami powłok pojedynczych TiN i a-C:H. Mechanizm deformacji takich powłok określono poprzez testy indentacyjne z wykorzystaniem sferycznych wgłębników i analizę odcisków przy użyciu technik SEM i TEM. Wykazano celowość wprowadzania cienkich warstw tytanu w powłokach wielowarstwowych, których odkształcenia plastyczne przy obciążeniach zewnętrznych prowadzą do poprawy odporności na pękanie oraz kilkukrotnie zmniejszają zużycie w stosunku do powłok pojedynczych.

EN

The paper presents the opportunity of improving fracture and wear resistance of ceramic and carbon coatings through the introduction of metallic interlayers that exhibit an elastic-plastic character of deformation. The results of indentation and tribological tests of Ti/TiN and a-C:H/TiN multilayer coatings were compared with the results of TiN and a-C:H single coatings. The mechanism of deformation and fracture was analysed by spherical indentation and TEM, SEM microscopic observation of indents. The presented results showed the desirability of the introduction of thin titanium interlayers into multilayer structure. Thin Ti layers were plastically deformed under external contact loading which improved several times the fracture and wear resistance of tested multilayers in comparison to single layers.

Słowa kluczowe

PL

powłoki wielowarstwowe; deformacje; pękanie; zużycie

EN

multilayers; deformations; fracture; wear

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2014
• Tom: nr 2
• Strony: 89--99
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kot M.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, al. Mickiewicza 30, 30-065 Kraków, Polska

autor

Rakowski W.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, al. Mickiewicza 30, 30-065 Kraków, Polska

autor

Major Ł.

• Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN, ul. Reymonta 25, 30-059 Kraków, Polska

autor

Lackner J.

• Joanneum Research; Laserzentrum Leoben; Austria.

Bibliografia

• 1. Bull S.J., Jones A.M.: Multilayer coatings for improved performance. Surface and Coatings Technology, 78, 1996, 173-184.
• 2. Lousa A., Romero J., Martinez E., Esteve J., Montala F., Carreras L.: Multilayered chromium/chromium nitride coatings for use in pressure die-casting. Surface and Coatings Technology, 146-147, 2001, 268-273.
• 3. Romero J., Esteve J., Lousa A.: Period dependance of hardness and microstructure on nanometric Cr/CrN multilayers. Surface and Coatings Technology, 188-189, 2004, 338-343.
• 4. Lackner J.M.: Industrially-scaled hybrid pulsed laser deposition at room temperature. Orekop Sc., Kraków 2005.
• 5. Fischer-Cripps A.C.: Critical review of analysis and interpretation of nanoindentation test data. Surface and Coatings Technology, 200, 2006, 4153-4165.
• 6. Kot M., Lacki P.: Contact mechanics of coating-substrate systems: I - Methods of analysis and FEM modeling of nanoindentation tests. Journal of the Balkan Tribological Association, 18, 2012, 598-614.
• 7. ISO 14577-4:2007 Metale. Instrumentalna próba wciskania wgłębnika do określania twardości i innych własności materiałów. Część 1: Metoda Badania.
• 8. Kot M.: Deformacje i pękanie układów powłoka-podloże przy obciążeniach działających w styku skoncentrowanym. Tribologia, 231, 3/2010, 125-134.
• 9. Kot M., Lackner J.M., Major Ł., Rakowski W.: Analysis of spherical indentations of coating-substrate systems - experiments and FEM modeling. Materials and Design, 43, 2013, 99-111.
• 10. Kot M.: Contact mechanics of coating-substrate systems: single and multilayer coatings. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 12, 2012, 464-470.
• 11. Lackner J.M., Major Ł., Kot M.: Microscale interpretation of tribological phenomena in Ti-TiN soft-hard multilayer coatings on soft austenite steel substrates. Biulletin of Polish Academy of Sciences. Technical Sciences, 59/3, 2011, 343-355.
• 12. Kot M., Major Ł., Lackner J., Rakowski W.: Enhancement of mechanical and tribological properties of Ti/TiN multilayers over TiN single layer. Journal of Balkan Tribological Association, 18, 2012, 92-105.
• 13. Erdemir A.: Genesis of superlow friction and wear in diamondlike carbon films Tribology International, 37, 2004, 1005-1012.
• 14. Hauert R.: An overview on the tribological behavior of diamond-like carbon in technical and medical applications Tribology International 37, 2004, 991-1003.
• 15. Kot M., Major Ł., Lackner J.: The tribological phenomena of a new type of TiN/a-C:H multilayer coatings. Materials and Design, 51, 2013, 280-286.