Tribological Properties of Al2O3/ZrO2 Sintered Ceramics

• Autorzy: Wiązania Grzegorz , Kot Marcin , Wojteczko Agnieszka , Pędzich Zbigniew

Warianty tytułu

PL

Właściwości tribologiczne spieków ceramicznych Al2O3/ZrO2

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents mechanical and tribological properties of Al₂O₃/ZrO₂ composite sinters with different proportions of Al₂O₃ and ZrO₂ phases. These materials are commonly used in dry friction contact due to relatively low manufacturing costs of even complex shapes of products and the possibility of working at elevated temperatures. The tests were carried out by the ball-on-disc method at temperatures of 20, 150, 300, and 500°C. A ball made of Al₂O₃ was used as a counterpart. The results were compared with the following sintered mono-phase materials: Al₂O₃ (alumina) and tetragonal yttria-stabilized ZrO₂ polycrystallines (Y-TZP). The tests showed the significantly better properties of composite materials.

PL

W pracy przedstawiono właściwości mechaniczne i tribologiczne spieków kompozytowych Al₂O₃/ZrO₂ o różnej proporcji faz Al₂O₃  i ZrO₂. Są to materiały chętnie stosowane w węzłach tarcia suchego ze względu na relatywnie niskie koszty wytwarzania nawet skomplikowanych kształtów wyrobów i możliwość pracy w podwyższonych temperaturach. Testy przeprowadzono na stanowisku z węzłem tarcia ball-on-disc w temperaturach 20, 150, 300 i 500°C, jako przeciwpróbkę zastosowano kulkę wykonaną z Al₂O₃. Wyniki badań porównywano z wynikami badań spieków wytwarzanych z materiałów jednofazowych: α- Al₂O₃  (korund) i tetragonalnych polikryształów ZrO₂  stabilizowanych tlenkiem itru (tzw. Y-TZP). Badania wykazały znacząco lepsze własności materiałów kompozytowych.

Słowa kluczowe

EN

sliding friction; alumina; zirconia; composites; ball-on-disc; high temperature

PL

tarcie; zużycie; tlenek glinu; dwutlenek cyrkonu; kompozyty; temperatura wysoka

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2019
• Tom: nr 1
• Strony: 67--72
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab., wykr., wz.

Twórcy

autor

Wiązania Grzegorz

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

autor

Kot Marcin

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

autor

Wojteczko Agnieszka

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Materials Science and Ceramics, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland.

autor

Pędzich Zbigniew

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Materials Science and Ceramics, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland.

Bibliografia

• 1. Nevarez-Rascon A., Aguilar-Elguezabal A., Orrantia E., Bocanegra-Bernal M. H.: On the wide range of mechanical properties of ZTA and ATZ based dental ceramic composites by varying the Al2O3 and ZrO2 content, International Journal of Refractory Metals & Hard Materials, 27, 6 (2009), 962–970.
• 2. Jun Zhao: The use of ceramic matrix composites for metal cutting applications, Advances in Ceramic Matrix Composites, (2018), 537–569.
• 3. Liang Y., Dutta S. P.: Application trend in advanced ceramic technologies, Technovation, 21 (2001), 61–65.
• 4. Zhou Z., Wang Z., Yi Y., Lan J.: Tribological characteristics in dry friction environment of Zirconia–Alumina composites with or without layered structure, Ceramics International, 40 (2014), 13139–13144.
• 5. Dudek A., Grabowski G., Lach R., Kot M., Ziąbka M., Wojteczko K., Pędzich Z.: The influence of thermal residual stress state on the abrasive wear rates of oxide matrices particulate composites in different work environments, Brittle Matrix Composites 11: Proceedings of the 11th international symposium on Brittle Matrix Composites (BMC-11), 83–90.
• 6. Tuan W. H., Chen R. Z., Wang T. C., Cheng C. H., Kuo P. S.: Mechanical properties of Al2O3/ ZrO2 composites, Journal of the European Ceramic Society, 22, 16 (2002), 2827–2833.
• 7. Margielewski L.: The Effect Of Zinc Dithiophosphates On The Friction And Wear Of Partially Stabilized Zirconia Part I. Zinc Di-N-Alkyldithiophosphates Tribological Properties, Tribologia, 2, (2010), 87–104.
• 8. Pędzich Z., Grabowski G.: Residual stresses in particulate composites with alumina and zirconia matrices, Kompozyty (Composites), 6, 2 (2006), 76–80.
• 9. Pędzich Z., Grabowski G.: Influence of type of inclusions on stress state, strength and reliability of particulate composites with alumina , Kompozyty (Composites), 9, 2 (2009), 149–153.
• 10. Grabowski G., Pędzich Z.: Residual stresses in particulate composites with alumina and zirconia matrices, Journal of the European Ceramic Society, 27, 2–3 (2007), 287–1292.
• 11. Grabowski G., Lach R., Pędzich Z., Świerczek K., Wojteczko A.: Anisotropy of thermal expansion of 3Y-TZP, α- Al2O3 and composites from 3Y-TZP/α- Al2O3 system, Archives of Civil and Mechanical Engineering, 18, 1 (2018), 188–197.
• 12. Wojteczko A., Wiązania G., Kot M., Pędzich Z.: Friction and wear of composites in alumina/zirconia system, Composites Theory and Practice, 18, 1, (2018), 51–56.
• 13. ISO 20808:2016, Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) – Determination of friction and wear characteristics of monolithic ceramics by ball-on-disc method.
• 14. Wakai F.: Superplasticity of Ceramics, Ceramics International, 17 [3] (1991), 153–163.
• 15. Antsiferov V. N., Tashkinov A. A., Wildemann V. E., Sevastianova I. G.: Pseudoplastic Deformation and Failure of Y-TZP- Al2O3 Ceramics at High Temperature, in Fracture Mechanics of Ceramics vol. 12 – Fatigue, Composites, and High-Temperature Behavior, R. C. Bradt, D. P. H. Hasselman, D. Munz, M. Sakai, V. Ya. Shevchenko (Editors), Springer, (1996), 561–567.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).