Tribological properties of plasma sprayed Al2O3-13TiO2 nanostructured coatings

• Autorzy: Żórawski W. , Góral A. , Makrenek M. , Zimowski S.

Warianty tytułu

PL

Właściwości tribologiczne nanostrukturalnych powłok Al2O3-13TiO2 natryskanych plazmowo

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Ceramic materials are widely used in various industrial applications on components exposed to high temperature, wear, and corrosive conditions. Nowadays, nanostructured materials are of particular scientific interest because of their physical and mechanical properties, which are superior to those of conventional materials. Plasma spraying is one of the surface engineering techniques for depositing of the coatings with wide variety of properties necessary for industrial use. The work is concerned with a study of the microstructure and tribological properties of plasma sprayed coatings with nanostructured and conventional Al₂O₃-13TiO₂&ensp powders. The coatings were sprayed by means of a Plancer PN-120 plasma system. A T-01 ball on disc tribological tester was used to study their coefficient of friction on the basis of the friction force obtained in the course of continuous measurement at a set load. Results of investigations were compared with properties of the coatings sprayed with standard Al₂O₃-13TiO₂. The nanostructured Al₂O₃-13TiO₂ &enspcoating showed the lower coefficient of friction in comparison to the coatings sprayed from the conventional powder.

PL

Materiały ceramiczne są szeroko stosowane w różnych zastosowaniach przemysłowych na częściach maszyn, które są narażone na wysokie temperatury, zużycie oraz korozję. Obecnie materiały nanostrukturalne znalazły się w obszarze szczególnego zainteresowania z powodu ich właściwości fizycznych i mechanicznych, które są znacznie lepsze od materiałów konwencjonalnych. Natryskiwanie plazmowe jest jedną z technik inżynierii powierzchni umożliwiającą osadzanie powłok o różnych właściwościach dla zastosowań przemysłowych. W artykule przedstawiono badania mikrostruktury i właściwości tribologicznych powłok natryskanych plazmowo z nanostrukturalnego i konwencjonalnego proszku Al₂O₃-13TiO₂. Powłoki zostały natryskane przy użyciu systemu plazmowego Plancer PN-120. Tester tribologiczny T-01 typu kulka – pierścień został użyty do zbadania współczynnika tarcia na podstawie pomiaru siły tarcia otrzymanej w wyniku ciągłego pomiaru przy ustalonym obciążeniu. Wyniki badań zostały porównane z właściwościami powłok natryskanymi plazmowo z konwencjonalnego proszku Al₂O₃-13TiO₂. Powłoki nanostrukturalne wykazały niższy współczynnik tarcia w porównaniu z powłokami natryskanymi z proszku konwencjonalnego.

Słowa kluczowe

EN

nanostructure; friction coefficient; residual stress; plasma spraying

PL

nanostruktura; współczynnik tarcia; naprężenia własne; natryskiwanie plazmowe

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2017
• Tom: nr 2
• Strony: 157--165
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., wykr., wz.

Twórcy

autor

Żórawski W.

• Kielce University of Technology, Laser Research Processing Centre, al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7, 25-314 Kielce, Poland

autor

Góral A.

• Institute of Metallurgy and Materials Science PAS, Cracow, Poland

autor

Makrenek M.

• Kielce University of Technology, Faculty of Management and Computer Modelling, al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7,25-314 Kielce, Poland

autor

Zimowski S.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, al. Mickiewicza 30, 30-065 Kraków

Bibliografia

• 1. Vicent M., Bannier E., Moreno R., Salvador M.D., Sánchez E., Atmospheric plasma spraying coatings from alumina–titania feedstock comprising bimodal particle size distributions. Journal of the European Ceramic Society 33, 2013, 3313–3324.
• 2. Vargas F., Ageorges H., Fournier P., Fauchais P., López M.E., Mechanical and tribological performance of Al2O3-TiO2 coatings elaborated by flame and plasma spraying. Surface & Coatings Technology 205, 2010, 1132–1136.
• 3. You Wang, Chonggui Li, Lixin Guo, Wei Tian, Laser remelting of plasma sprayed nanostructured Al2O3-TiO2 coatings at different laser power. Surface & Coatings Technology 204, 2010, 3559–3566.
• 4. Tian W., Wang Y., Yang Y., Li C., Toughening and strengthening mechanism of plasma sprayed nanostructured Al2O3-13%wt.TiO2 coatings. Surface and Coatings Technology 204, 5, 2009, 642–649.
• 5. Wang D., Tian Z., Shen L., Liu Z., Huang Y., Microstructural characteristics and formation mechanism of Al2O3-13%wt.TiO2 coatings plasma-sprayed with nanostructured agglomerated powders. Surface and Coatings Technology 203, 10–11, 2009, 1298–1303.
• 6. Zois D., Lekatou A., Vardavoulias M., Panagiotopoulos I., Vazdirvanidis A., A Comparative Microstructural Investigation of Nanostructured and Conventional Al2O3 Coatings Deposited by Plasma Spraying. Journal of Thermal Spray Technology 17, 5–6, 2008, 887–894.
• 7. Ibrahim A., Salem H., Berndt C., Characterization of nanostructured and conventional alumina-13wt.% titania coatings. Proc. of International Thermal Spray Conference, Maastricht 2008, 797–802.
• 8. Bansal P., Shipway P.H., Leen S.B., Residual stresses in high-velocity oxy-fuel thermally sprayed coatings – Modelling the effect of particle velocity and temperature during the spraying process. Acta Materialia 55, 2007, 15.
• 9. Żórawski W., Naprężenia własne w powłokach natryskiwanych cieplnie. Przegląd Spawalnictwa 9, 2009, 63–70.
• 10. Kabacoff L., Nanoceramic coatings exhibit much high er toughness and wear resistance than conventional coatings. The AMPTIAC Newsletter 6, 2002, 1, 37–41.
• 11. Hazar H., Ozturk U., The effects of Al2O3-TiO2 coating in a diesel engine on performance and emission of corn oil methyl ester. Renewable Energy 35, 2010, 2211–2216.
• 12. Baczmański A., Program Stressfit, AGH, Krakow 2004.
• 13. Simmons G., Wang H., Single Crystal Elastic Constant and Calculated Aggregate Properties. The M.I.T Press 1971.
• 14. Zhang J., He J., Dong Y., Li X., Yan D., Microstructure and properties of Al2O3-13TiO2 coatings sprayed using nanostructured powders. Rare Metals 26, 2007, 4, 391–397.
• 15. Adamczak S., Janecki D., Stępień K., Cylindricity measurement by the V-block method – Theoretical and practical problems, Measurement, vol. 44/1, 2011, 164–173.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).