Wpływ kompozytowych dyfuzyjnych warstw azotku tytanu na właściwości użytkowe stopu magnezu AZ91D

Tacikowski, M.; Wątła, A.; Betiuk, M.; Smolik, J.; Senatorski, J.; Wierzchoń, T.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Wpływ kompozytowych dyfuzyjnych warstw azotku tytanu na właściwości użytkowe stopu magnezu AZ91D

Autorzy

Tacikowski M. , Wątła A. , Betiuk M. , Smolik J. , Senatorski J. , Wierzchoń T.

Identyfikatory

Warianty tytułu

The effect of titanium nitride composite diffusive layers on performance properties of AZ91D magnesium alloy

Języki publikacji

Abstrakty

Przedmiotem pracy były badania weryfikujące nowe koncepcje w obszarze projektowania kompozytowych dyfuzyjnych warstw azotku tytanu wytwarzanych na stopie magnezu AZ91D celem poprawy jego właściwości użytkowych w zakresie odporności korozyjnej i tribologicznej. W pracy przedstawiono porównanie wyników badań struktury i właściwości użytkowych trzech wariantów kompozytowych dyfuzyjnych warstw azotku tytanu wytwarzanych na stopie AZ91D w oparciu o opracowane innowacyjne hybrydowe rozwiązania inżynierii powierzchni łączące metody PVD z uszczelniającą obróbką hydrotermiczną. Badaniom poddano warstwy powierzchniowe w wariantach: a) wielowarstwy typu (TiN/Ti)x8 składającej się z naprzemiennie ułożonych cienkich podwarstw azotku tytanu i tytanu; b) warstwy typu TiN-Ti-Al złożonej z zewnętrznej warstwy azotku i uprzednio wytworzonych podwarstw tytanu i aluminium; c) warstwy nowego rodzaju typu (TiN/Ti)x8-Ti-Al łączącej oba warianty, zbudowanej z zewnętrznej wielowarstwy (TiN/Ti)x8 i podwarstw tytanu i aluminium. W efekcie przeprowadzonych badań wykazano optymalny wpływ warstw typu (TiN/Ti)x8-Ti-Al na stopie AZ91D na właściwości użytkowe stopu, który przejawia się skutecznym zwiększeniem odporności korozyjnej i tribologicznej, a w szczególności uzyskaniem szerokiego zakresu pasywnego z dodatnim potencjałem przebicia na poziomie przewyższającym +2000 mV i odpornością na zużycie przez tarcie porównywalną z odpornością stali łożyskowej typu 100Cr6.

The aim of the present study was to verify new concepts in development of titanium nitride composite diffusive layers produced on AZ91D magnesium alloy in order to improve performance properties, in particular corrosion and wear resistance. The composite layers were produced by a hybrid method, which combine the layers deposition using PVD processes and hydrothermal tightening. The microstructure and the effect of three variants of the composite layers on the corrosion and wear resistance of AZ91D alloy were examined. These variants were: a) (TiN/Ti)x8 type multilayer layer composed of titanium nitride/titanium sub-layers system; b) TiN-Ti-Al type layer of titanium nitride outside layers with titanium and aluminum sub-layers: c) (TiN/Ti)x8-Ti-Al new type of the composite layer that combine both other type of the composite layers built of (TiN/Ti)x8 outside titanium nitride multilayer with titanium and aluminum sub-layers. The result of the investigation indicate that the optimum effect on the increase of the performance properties of AZ91D alloy exhibits the (TiN/Ti)x8-Ti-Al type layer. This is manifested by the appearance of a large passive range with a positive break down potential, higher than +2000 mV and wear resistance comparable to the resistance of the 100Cr6 bearing steel.

Słowa kluczowe

stopy magnezu azotek tytanu warstwy dyfuzyjne metoda hybrydowa uszczelnianie hydrotermiczne właściwości użytkowe

magnesium alloys titanium nitride diffusion layers hybrid method hydrothermal tightening performance properties

Wydawca

Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Mechaniki Precyzyjnej

Czasopismo

Inżynieria Powierzchni

Rocznik

2017

Tom

nr 2

Strony

48--55

Opis fizyczny

Bibliogr. 23 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Tacikowski M.

mtacik@inmat.pw.edu.pl

Politechnika Warszawska Wydział Inżynierii Materiałowej

autor

Wątła A.

Politechnika Warszawska Wydział Inżynierii Materiałowej

autor

Betiuk M.

Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Warszawa

autor

Smolik J.

Instytut Technologii Eksploatacji PIB, Radom

autor

Senatorski J.

Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Warszawa

autor

Wierzchoń T.

Politechnika Warszawska Wydział Inżynierii Materiałowej

Bibliografia

1. Kainer K.U.: Magnesium Alloys and Technologies. Wiley-VCH GmbH & Co. KGA, Weinheim 2003.
2. Kainer K.U., Bala Srinvasan P., Blawert C., Ditzel W.: Non–ferrous metals and alloys. Elsevier 2010.
3. Poole W.J., Kainer K.U.: Proceedings of 9th International Conference on Magnesium Alloys and their Applications. Vancouver 2012 (CD).
4. Kulekci M.K.: Magnesium and its alloys applications in automotive industry. „The International of Advanced Manufacturing Technology” 2008, vol. 39, issue 9–10, p. 851–865.
5. www.magnesium.com.
6. Gray J.E., Luan B.: Protective coatings on magnesium and its alloys – a critical review. „Journal of Alloys and compounds” 2002, vol. 336, issues 1–2, p. 88–113.
7. Ghali E.: Corrosion Resistance of Aluminum and Magnesium and Alloys: Understanding, Performance, and testing. Wiley, New Jersey 2010.
8. Dong H.: Surface engineering of light alloys: aluminium, magnesium and titanium alloys. Woodhead Publishing Limited Oxford, 2010.
9. Hollstein F., Wiedemann R., Scholz J.: Characteristics of PVD-coatings on AZ31hp magnesium alloys. „Surface and Coatings Technology” 2003, vol. 162, issues 2–3, p. 261–268.
10. Hoche H., Blawert C., Broszeit E., Berger C.: Galvanic corrosion properties of differently PVD-treated magnesium die cast alloy AZ91. „Surface Coatings Technology” 2005, vol. 193, issues 1–3, p. 223–229.
11. Altun H., Sen S.: The effect of DC magnetron sputtering AlN coatings on the corrosion behaviour of magnesium alloys. „Surface Coatings Technology” 2005, vol. 197, issues 2–3, p. 193–200.
12. Hoche H., Allebrandt D., Scheerer H., Berger C.: Engineering and design of Wear and Corrosion Resistant PVD Coatings Regarding the Exceptional Properties of Magnesium Substrates. „Plasma Processes and Polymers” 2007, vol. 4, sup. 1, p. S68−S73.
13. Altun H., Sen S.: The effect of PVD coatings on the wear behaviour of magnesium alloys. „Materials Characterization” 2007, vol. 58, issue 10, p. 917–921.
14. Hai Z., Fei C., Bin Y., Gangjian H., Askari J.: Properties of the TiN coatings on previously Ti ion-implanted magnesium alloy substrate. „Surface Coatings Technology” 2007, vol. 201, issue 15, p. 6730–6733.
15. Hoche H., Schmidt J., Groß S., Troßmann T., Berger C.: PVD coating and substrate pretreatment concepts for corrosion and wear protection of magnesium alloys. „Surface Coatings Technology” 2011, vol. 205, sup. 2, p. S145–S150.
16. Hoche H., Groẞ S., Troẞmann T., Schmidt J., Oechsner M.: PVD coating and substrate pretreatment concepts for magnesium alloys by multinary coatings based on Ti(X)N. „Surface Coatings Technology 2013, vol. 228, sup. 1, p.S336−S341.
17. Tacikowski M., Rudnicki J., Walkowicz J., Wierzchoń T.: Structure and properties of composite layers on AZ91D mag-nesium alloy produced by the hybrid surface treatment. Netsu Shori, „Journal of the Japan Society for Heat Treatment” 2009, vol. 49, sup. 1, p. 365–368.
18. Tacikowski M., Banaszek M., Cymerman K., Morgiel J., Wierzchoń T.: The structure and properties of diffusive, composite titanium nitride layers produced by hybrid method on AZ91D magnesium alloy. „Transactions of Nonferrous Metals Society of China” 2014, vol. 24, p. 2767–2775.
19. Tacikowski M., Banaszek M., Smolik J.: Corrosion-resistant composite titanium nitride layers produced on the AZ91D magnesium alloy by a hybrid method. „Vacuum” 2014, vol. 99, p. 298–302.
20. Tacikowski M., Betiuk M., Cymerman K., Pisarek M., Pokorska I., Wierzchoń T.: High performance corrosion and wear resistant composite titanium nitride layers produced on the AZ91D magnesium alloy by a hybrid method. „Journal of Magnesium and Alloys” 2014, vol. 2, issue 3, p. 265–273.
21. Tacikowski M., Grzonka J., Płociński T., Jakiela R, Pisarek M., Wierzchoń T.: Composite titanium nitride layers produced on the AZ91D magnesium alloy by a hybrid method including hydrothermal modification of the layer. „Applied Surface Science” 2015, vol. 346, p. 394–405.
22. Tacikowski M.: Sposób zwiększania odporności na korozję i zużycie przez tarcie stopów magnezu. Pat. PL 220311 (2012).
23. PN-EN 1753:2001: Magnez i stopy magnezu – Gąski i odlewy ze stopów magnezu.

Uwagi

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

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-22b7cbf8-f5a1-407c-8ce2-14c775392880