Lekkie materiały gradientowe dla zastosowań w węzłach mechanicznych

• Autorzy: Kaczmarek Ł. , Sawicki J. , Stegliński M. , Radziszewska H. , Kołodziejczyk Ł. , Szymański W. , Batory D. , Świniarski J.

Warianty tytułu

EN

Light graded materials for applications in mechanical nodes

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań doboru parametrów dwuetapowego procesu obróbki cieplnej stopów aluminium, w szczególności podwyższenia odporności na pitting przez zastosowanie obróbki T6I6 i tworzenia się umacniających faz rdzeniowych (core-shell). Ponadto w celu wyeliminowania tworzenia się cienkiej warstwy Al2O3 charakteryzującej się relatywnie słabą adhezją do podłoża osadzono za pomocą reaktora RF PACVD wyposażonego w źródło rozpylania magnetronowego gradientową powłokę a-C:H/Ti. Zastosowanie takiej konfiguracji umożliwiło w temperaturze poniżej 200°C wytworzenie na podłożu aluminiowym cienkiej, dobrze przylegającej powłoki węglowej charakteryzującej się małym współczynnikiem tarcia (0,05). Wpływ parametrów osadzania zarówno na profil mikrotwardości, jak i adhezję oraz morfologię badano za pomocą nanoindentacji oraz mikroskopu sił atomowych.

EN

This paper describes two stages of optimization of the properties of 2024 (Al- CuMg) aluminium alloy, in particular their resistance to pitting by first T6I6 treatment in order to form a core-shell precipitates. And second, to eliminate forming of thin Al2O3 layer with relatively poor adhesion to the aluminium substrate, gradient a-C:H/Ti layers synthesis hybrid plasma chemical RF PACVD reactor equipped with pulsed magnetron sputtering system was used. Using such configuration enables forming a thick and highly adherent diamond-like carbon layer on aluminium surface with low coefficient of friction (0,05) at a substrate temperature below 200°C. Influence of deposition parameters on microhardness profile as well as adhesion and morphology were determined by nanotest and AFM, respectively.

Słowa kluczowe

PL

stopy aluminium; obróbka cieplna; powłoki; zużycie przez tarcie

EN

aluminium alloy; heat treatment; core-shell precipitate; coating; friction coefficient

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 33, nr 6
• Strony: 639--645
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kaczmarek Ł.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Wydział Mechaniczny, Politechnika Łódzka

autor

Sawicki J.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Wydział Mechaniczny, Politechnika Łódzka

autor

Stegliński M.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Wydział Mechaniczny, Politechnika Łódzka

autor

Radziszewska H.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Wydział Mechaniczny, Politechnika Łódzka

autor

Kołodziejczyk Ł.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Wydział Mechaniczny, Politechnika Łódzka

autor

Szymański W.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Wydział Mechaniczny, Politechnika Łódzka

autor

Batory D.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Wydział Mechaniczny, Politechnika Łódzka

autor

Świniarski J.

• Katedra Wytrzymałości Materiałów i Konstrukcji, Wydział Mechaniczny, Politechnika Łódzka

Bibliografia

• [1] Kaczmarek L., Kula P., Sawicki J., Armand S., Castro T., Kruszynski P., Rochel A.: New possibilities of applications aluminum alloys in transport. Archives of Metallurgy and Materials 54 (2009) 1199÷1207.
• [2] Williams J. C.: Progres in structural materials for aerospace systems. Acta Materialia 51, (2003). 5775-5799.
• [3] Funatani K.: Emerging technology in heat treatment and surface engineering of automotive components. La Metallurgia Italiana 2 (2006) 67÷73.
• [4] Salazar-Guapuriche M. A.: Correlation of strength with hardness and electrical conductivity for aluminium alloy 7010. Mater. Sci. Forum 519-521 (2006) 853÷858.
• [5] Warner T.: Recently-developed aluminium solution for aerospace application. Mater. Sci. Forum 519-521 (2006) 1271÷1278.
• [6] Antipow W. W., Sienatorowa O. G. Tkachenko E. A., Wakhromow R. O.: Wysokoprochnye Al-Zn-Mg-Cu splawy i legkie Al-Li. Metallowedenie i termicheskaja obrabotka metallow 9 (2011) 27÷33
• [7] Bielow N. A.: Ehonomnolegirowannye Wysokoprochnye aljuminiebye splawy: principy optimizacii fazowogo sostawa. . Metallowedenie i termi- cheskaja obrabotka metallow 9 (2011) 19÷27.
• [8] Mizera J., Kurzydlowski K. J.: On the anisotropy of the Portevin-Le Chatelier plastic instabilities in Al-Li-Cu-Zr alloy. Scripta Materialia 45 (2001) 801÷806.
• [9] Adamczyk-Cieslak B., Mizera J., Kurzydłowski K. J.: Thermal stability of model Al-Li alloys after severe plastic defonnation - efect of the solute Li atoms. Materials Science and Engineering A527 (2010) 4716÷4722.
• [10] Richert M., Richert J., Zasadziński J., Hawryłkiewicz S., Długopolski J.: Effect of large deformations on the microstructure of aluminium alloys. Materials Chemistry and Physics 81 (2003) 528÷530.
• [11] Richert M., Liu Q., Hansen N.: Microstructural evolution over a large strain range in aluminium deformed by cyclic-extrusion-compression. Materials Science and Engineering A260 (1999) 275÷283.
• [12] Rosochowski A., Presz W., Olejnik L., Richert M.: Microextrusion of ultra-fine grained aluminium. International Advanced Manufacturing Technology (2007) 137÷146.
• [13] Zgłoszenie patentowe nr P-398270 PL 2012.
• [14] Radmilovic V., Tolley A., Marquis E. A., Rossell M. D., Lee Y., Duhmen U.: Monodisperse Al3(LiScZr) core/shell precipitates in Al alloys. Scripta Materialia 58 (2008) 529÷532.
• [15] Mao Z., Chen W., Seidman D. N., Wolverton C.: First-principles study of the nucleation and stability of ordered precipitates in temary Al-Sc-Li alloy. Acta Materialia 59 (2011) 3012÷3023.
• [16] Gayle F. W., Vander Sande J. B.: Composite precipitates in an Al-Li-Zr alloy. Scr. Metall. 18 (1984) 473÷478.
• [17] Ber L. B.: Accelerated artificial ageing regimes of commercial aluminum alloys. I. Al-Cu-Mg alloys. Materials Science and Engineering A280 (2000) 83÷90.
• [18] Ber L. B.: Accelerated artificial ageing regimes of commercial aluminum alloys. II. Al-Cu, Al-Zn-Mg-(Cu), Al-Mg-Si-(Cu) alloys. Materials Science and Engineering A280 (2000) 91÷96.
• [19] Zander J., Sandstrom R.: One parameter model for strength properties of hardenable aluminium alloys. Materials and Design 29 (2008) 1540÷1548.
• [20] Adamczyk-Cieślak B.: Microstructure evaluation in an Al-Li alloy processed by severe plastic deformation. Rev. Adv. Mater. Sci. 8 (2004) 107÷110.
• [21] Batory D.: Warstwy gradientowe Ti:C wytwarzane W plazmie RF PACVD z udziałem rozpylania magnetronowego. Inżynieria Materiałowa 5 (2006) 868÷870.
• [22] Gredelj S.: Radio frequency plasma nitriding of aluminium at higher power levels. Thin Solid Films 515 (2006) 1480÷1485.
• [23] Manowa D.: Evolution of surface morphology during ion nitriding of aluminium. Surf. and Coat. Tech. 180-181 (2004) 118÷121.
• [24] Thomann A. L.: Evolution of surface morphology during ion nitriding of aluminium. Surf. and Coat. Tech. 97 (1997) 448÷452.
• [25] Major B.: Laser technology in generating microstructure of functionally gradient materials. Archives of Metallurgy and Materials 50 (2005) 35÷46.
• [26] Sicard E.: Excimer laser induced surface nitriding of aluminium alloy. App. Surf. Sci. 127-129 (1998) 726÷730.
• [27] Okumiya M.: Excimer laser induced surface nitriding of aluminium alloy. Surf. and Coat. Tech. 142-144 (2001) 235÷240.
• [28] Wenzelburger M.: Excimer laser induced surface nitriding of aluminium alloy. Surf. and Coat. Tech. 201 (2001) 1995÷2001.
• [29] Verma B. B.: Study of fatigue behaviour of 7475 aluminium alloy., Bull. Mater. Sci. 24 (2001) 231÷236.
• [30] Stegliński M., Kaczmarek Ł., Swiniarski J., Stachurski W., Sawicki J.: Optimization of the heat and mechanical treatment of the Al-Zn-Mg-Li alloy. Archives of Foundry Engineering 10 (3) (2010) 277÷282.

Uwagi

PL

Badania zostały sfinansowane ze środków Narodowego Centrum Nauki w ramach projektu pt. ,,Lekkie, przeciwzużyciowe, funkcjonalne materiały gradientowe na potrzeby przemysłu motoryzacyjnego”. Umowa nr 2695/B/T02/2011/40 do wniosku nr N N507 269540.