Friction and wear of composites in alumina/zirconia system

• Autorzy: Wojteczko A. , Wiązania G. , Kot M. , Pędzich Z.

Warianty tytułu

PL

Zużycie oraz tarcie w kompozytach z układu tlenek glinu/dwutlenek cyrkonu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the results of friction and abrasive wear measurements of composites in the α-alumina/tetragonal zirconia system. Two types of materials with mutually interpenetrating phases in a continuous manner were investigated. Pure alumina and zirconia samples were used as the reference materials. Ball-on-disc tests were conducted at 20 and 500°C. An alumina ball was applied as the counterpart. The tests showed that the composites have a significantly reduced wear rate and friction coefficient when compared to monophasic materials. Improvement of the properties was noticeable especially at the elevated temperature.

PL

Przedstawiono wyniki pomiarów tarcia oraz zużycia ściernego kompozytów z układu tlenek glinu/tetragonalny dwutlenek cyrkonu. Badano dwa typy materiałów z fazami wzajemnie przenikającymi się w sposób ciągły. Próbki z czystego tlenku glinu oraz tlenku cyrkonu zostały użyte w badaniu jako materiały odniesienia. Badanie metodą Ball-on-Disc przeprowadzono w temperaturach 20 oraz 500°C. Kula z tlenku glinu została użyta jako przeciwpróbka. Testy wykazały, że kompozyty mają wyraźnie obniżony współczynnik tarcia oraz podatność na ścieranie w porównaniu do materiałów jednofazowych. Poprawa właściwości była zauważalna szczególnie w podwyższonych temperaturach.

Słowa kluczowe

EN

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

PL

tarcie ślizgowe; tlenek glinu; dwutlenek cyrkonu; kompozyty; kula-tarcza

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Materiałów Kompozytowych
• Czasopismo: Composites Theory and Practice
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 18, nr 1
• Strony: 51--56
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wojteczko A.

• AGH - University of Science and Technology, Faculty of Materials Science and Ceramics, Department of Ceramics and Refractory Materials al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

autor

Wiązania G.

• AGH - University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, Department of Machine Design and Technology al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

autor

Kot M.

• AGH - University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, Department of Machine Design and Technology al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

autor

Pędzich Z.

• AGH - University of Science and Technology, Faculty of Materials Science and Ceramics, Department of Ceramics and Refractory Materials al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

Bibliografia

• [1] Liang Y., Dutta S.P., Application trend in advanced ceramic technologies, Technovation 2001, 21, 61-65.
• [2] 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 2014, 40, 13139-13144.
• [3] 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 2009, 27, 6, 962-970.
• [4] 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 2002, 22, 16, 2827-2833.
• [5] Pędzich Z., Grabowski G., Naprężenia resztkowe w kompozytach ziarnistych na osnowach tlenku glinu i tlenku cyrkonu, Kompozyty (Composites) 2006, 6, 2, 76-80.
• [6] Grabowski G., Pędzich Z., Residual stresses in particulate composites with alumina and zirconia matrices, Journal of the European Ceramic Society 2007, 27, 2-3, 287-1292.
• [7] Pędzich Z., Grabowski G., Wpływ rodzaju wtrąceń na stan naprężeń, wytrzymałość i niezawodność kompozytów ziarnistych na osnowie tlenku glinu, Kompozyty (Composites) 2009, 9, 2, 149-153.
• [8] 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 2018, 18, 1, 188-197.
• [9] 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.
• [10] Ortiz-Merino J.L., Todd R.I., Relationship between wear rate, surface pullout and microstructure during abrasive wear of alumina and alumina/SiC nanocomposites, Acta Materialia 2005, 53, 12, 3345-3357.
• [11] ISO 20808:2016 Standard, Determination of friction and wear characteristics of monolithic ceramics by ball-on-disc method.
• [12] Kang S.-J.L., Sintering - Densification, Grain Growth & Microstructure, Elsevier Butterworth-Heinemann, Oxford-Burlington 2005, 95-96.
• [13] Wojteczko A., Lach R., Wojteczko K., Pędzich Z., Investigation of subcritical crack growth phenomenon and estimation of life time of alumina and alumina-zirconia composites with different phase arrangement, Ceramics International 2016, 42, 8, 9438-9442.

Uwagi

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