The effect of irradiation with an electron beam on mechanical, sclerometric, and tribological properties of PTFE with a graphite additive

• Autorzy: Barylski A. , Kaptacz S. , Aniołek K. , Kupka M.

Warianty tytułu

PL

Wpływ napromieniowania strumieniem elektronów na właściwości mechaniczne, sklerometryczne i tribologiczne PTFE z dodatkiem grafitu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Polytetrafluoroethylene (PTFE) with a 15% graphite additive was subjected to irradiation using an electron beam of energy of 10 MeV in doses of 26, 52, 78, 104, and 156 kGy. The effect of electron beam irradiation on the mechanical, sclerometric, and tribological properties of the material was examined. It was found that the modification through irradiation entailed a gradual increase in the microhardness and Young's modulus as the absorbed dose of irradiation increased. A stereometric analysis of the scratch traces on the material allowed for the determination of the coefficients of the wear micromechanism, β, and resistance to wear, W_β. After irradiation (especially with a dose of 104 kGy), a significant quantity of the material showed traces of ploughing; the value of the wear resistance coefficient W_β for the PTFE subjected to cross-linking also increased considerably, which indicated a significant reduction of the tribological wear in relation to the initial material. Examination of abrasive wear of PTFE was performed for the polymer in its initial state and after modification through radiation on a pin-on-disc test stand, T-01. The tests have shown more than a five times reduction of the linear wear during the interaction with a titanium counter-specimen.

PL

Politetrafluoroetylen z 15% dodatkiem grafitu poddano napromieniowaniu strumieniem elektronów o energii wiązki 10 MeV, w dawkach 26, 52, 78, 104, 156 kGy. Zbadano wpływ napromieniowania na właściwości mechaniczne, sklerometryczne i tribologiczne tworzywa. Stwierdzono, że modyfikacja radiacyjna powoduje stopniowe podwyższenie mikrotwardości oraz modułu Younga w miarę wzrostu pochłoniętej dawki napromieniowania. Stereometryczna analiza śladów zarysowania materiału umożliwiła wyznaczenie wskaźnika mikromechanizmu zużycia β i odporności na zużycie W_β. Po napromieniowaniu (zwłaszcza dawką 104 kGy) znacząca ilość materiału ulega bruzdowaniu; silnie rosła także wartość wskaźnika odporności na zużycie W_β PTFE poddanego sieciowaniu, co wskazywało na znaczne ograniczenie zużycia tribologicznego w stosunku do materiału wyjściowego. Badania zużycia ściernego politetrafluoroetylenu wykonano dla polimeru w stanie wyjściowym oraz po zmodyfikowaniu radiacyjnym na stanowisku T-01 w skojarzeniu trzpień–tarcza. Testy wykazały ponadpięciokrotne zmniejszenie zużycia liniowego podczas współpracy z tytanową przeciw-próbką.

Słowa kluczowe

EN

PTFE; modification with an electron beam; mechanical properties; wear

PL

PTFE; modyfikacja strumieniem elektronów; właściwości mechaniczne; zużycie

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2016
• Tom: nr 3
• Strony: 29--36
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., wykr., wz.

Twórcy

autor

Barylski A.

• Institute of Materials Science, Faculty of Computer Science and Materials Science, University of Silesia, ul. 75 Pułku Piechoty 1A, 41-500 Chorzów, Poland

autor

Kaptacz S.

• Institute of Materials Science, Faculty of Computer Science and Materials Science, University of Silesia, ul. 75 Pułku Piechoty 1A, 41-500 Chorzów, Poland

autor

Aniołek K.

• Institute of Materials Science, Faculty of Computer Science and Materials Science, University of Silesia, ul. 75 Pułku Piechoty 1A, 41-500 Chorzów, Poland

autor

Kupka M.

• Institute of Materials Science, Faculty of Computer Science and Materials Science, University of Silesia, ul. 75 Pułku Piechoty 1A, 41-500 Chorzów, Poland

Bibliografia

• 1. Rossa B.B., Fluorocarbon polymers in the Chemical Industry, Praktische Chemie 15 (1964) 64-73.
• 2. Cox J.M., Wright B.A., Wright W.W., Thermal degradation of fluorine-containing polymers, J Appl Polym Sci 8 (1964) 2935–2961.
• 3. Briscoe B.J., Ni Z., The influence of γ-irradiation on the tribology of ptfe and high density polythene, Wear 100 (1984), 221-242.
• 4. Perry H.R., Green D.W., Maloney J.O., Perry’s chemical engineers’ handbook, 6th ed. New York: McGraw-Hill, (1984).
• 5. Tanaka K., Uchiyama Y., Toyooka S., The mechanism of wear of polytetrafluoroethylene, Wear 23 (1973) 153-177.
• 6. Bahadur S., Tabor D., The wear of filled polytetrafluoroethylene Wear 98 (1984), 1-13.
• 7. Blanchet T.A., Kennedy F.E., Sliding wear mechanism of polytetrafluoroethylene (PTFE) and PTFE composites, Wear 153 (1992), 229-243.
• 8. Blanchet T.A., Peng Y.L., Nablo S.V., Tribology of selectively irradiated PTFE surfaces. Tribol. Lett. 4 (1998), 87-94.
• 9. Briscoe B.J., Mahgereftehb H., Suga S., The effect of gamma irradiation on the pressure dependence of the room temperature transition in PTFE Polymer 44 (2003), 783-791.
• 10. Oliver W.C., Pharr G.M., An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments. Journal of Materials Research 7 (1992) 1564-1583.
• 11. Samborski T.M. Method of identifying stereometric wear. The doctoral dissertation. Cracow University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Kraków (2002).
• 12. Jardret V., Zahouani H., Loubet J. L., Mathia T.G., Understanding and quantification of elastic and plastic deformation during a scratch test Wear 218 (1998), 8-14.
• 13. Hokkirigawa K., Kato K., An experimental and theoretical investigation of ploughing, cutting and wedge formation during abrasive wear. Tribology Int. 21 (1988), 51-57.
• 14. Czichos H., Becker S., Lexow J., Multilaboratory tribotesting: result from the VAMAS program on wear test methods, Wear 114 (1987), 109-130.

Uwagi

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