Wpływ dodatku azotku boru na wybrane charakterystyki tribologiczne spieków Cu-W-BNα

• Autorzy: Jackowski A. , Sarzyńska K.

Warianty tytułu

EN

The effect of nitride boron addition on selected tribological characteristics of Cu-W-BNα sinters

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań tribologicznych próbek wykonanych ze spiekanych kompozytów miedzi zawierających rozproszone cząstki wolframu oraz azotku boru BNα o różnym udziale masowym składników. Badaniom poddano próbki kompozytowe o różnej zawartości BNα: 0,5%, 1%, 1,5% i 3% oraz wolfram, którego udział masowy ustalono na podstawie przyjętej gęstości teoretycznej spieków równej 9 i 10 g/cm3. Próbki do badań formowano w matrycy pod ciśnieniem 300 MPa, a następnie spiekano dwustopniowo w temperaturze 900°C w atmosferze zdysocjowanego amoniaku. W badaniach tribologicznych zastosowano dwie siły docisku próbek do obracającej się tarczy odpowiadające naciskom równym 0,46 i 0,69 MPa. Podczas badania rejestrowano wartości zużycia badanych materiałów w funkcji czasu oraz chwilowe wartości momentu tarcia (tab. 2). W przebiegach krzywych zużycia badanych materiałów można wyróżnić trzy charakterystyczne fazy: wstępną, w której następuje geometryczne dopasowanie do siebie powierzchni badanej próbki oraz konstytuowanie się warstwy wierzchniej na powierzchni trącej, w drugim okresie można zauważyć ustalenie się liniowej szybkości zużycia, na koniec natomiast szybkość zużycia wzrasta. Określono zależności współczynnika tarcia suchego (rys. 8) oraz zużycia liniowego (rys. 9) od zawartości fazy ceramicznej w kompozycie oraz od siły docisku próbek. Stwierdzono, że wartość współczynnika tarcia zmienia się w zależności od udziałów masowych W i BNα. Jednocześnie zaobserwowano, że współczynnik tarcia zależy od nacisków próbek na tarczę przeciwpróbki. Podobną zależność wykazywało zużycie liniowe. Wartość tego parametru rośnie wraz ze wzrostem zawartości azotku boru szczególnie dla przypadku, gdy nacisk na tarczę wynosił 0,69 MPa. Największą wartość uzyskano dla maksymalnej zawartości BNα.

EN

The results of tribological properties of sintered samples made of copper (Cu) composites with dispersed tungsten (W) and ceramic phases (BNα) are presented in this paper. Composite samples with different contents of boron nitride, namely 0.5%, 1%, 1.5% and 3% were tested. The mass fraction of W was defined on the basis the assumed theoretical density of the sinters equalling 9 and 10 g/cm3. Test specimens were formed in a metal die at a pressure 300 MPa and were sintered in two-stage sintering into a dissociated ammonia atmosphere. Tribological tests were carried out at two different loads of 0.46 and 0.69 MPa and a rotation speed equalling 300 rpm. During the test, the wear of the specimens were recorded as a function of time and instantaneous friction torque (Tab. 2). The consumption curve of the test materials can be divided into three characteristic phases: the first period of the wear process is called running-in, next is the steady-state stage of wear and then catastrophic wear. During the running-in period, the equilibrium surface roughness is provided, the chemical content of the surface is established and the temperature field of the friction pair is stabilized. In the second period, the wear is directly proportional to the test time. In the last period, the wear rate increases radically. The coefficient of dry friction (Fig. 8) and linear wear for different contents (Fig. 9) of tungsten and ceramic phase and for the used specimen pressure values on the counterpart were determined. It was found that the friction coefficient decreases with an increasing content of boron nitride and tungsten in the composites. At the same time, it was observed that the friction coefficient depends on the sample pressure values. The value of the samples pressure affects the linear wear parameter value. Its values increase with the content of boron nitride in the composites, especially for the specimen pressure of 0.69 MPa. The largest values for the maximum content of boron nitride were attained.

Słowa kluczowe

PL

metalurgia proszków; badania tribologiczne; pociski bezołowiowe

EN

powder metallurgy; tribological research; non lead materials

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 35, nr 4
• Strony: 316--320
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Jackowski A.

• Zakład Wspomagania, Projektowania, Wytwarzania i Eksploatacji, Wydział Mechatroniki i Lotnictwa, Wojskowa Akademia Techniczna, Warszawa

autor

Sarzyńska K.

• Zakład Wspomagania, Projektowania, Wytwarzania i Eksploatacji, Wydział Mechatroniki i Lotnictwa, Wojskowa Akademia Techniczna, Warszawa

Bibliografia

• [1] Lassner E., Schubert W. D.: Tungsten – properties, chemistry, technology of the element. Alloys and Chemical Compounds. Kluwer Academic, New York (1999).
• [2] German R. M., Hens K. F., Johnson J. L.: Powder metallurgy processing of materials for microelectronic thermal management. 30 (1994) 205÷215.
• [3] Davis J. R.: Copper and copper alloys. ASM Specialty Handbook (2001).
• [4] Cheng J., Song P., Gong Y., Cai Y., Xia Y.: Fabrication and characterization of W-15Cu composite powders by a novel mechano-chemical process. Materials Science and Engineering A 488 (2008) 453÷457.
• [5] Fan J., Liu T., Zhu S., Han Y.: Synthesis of ultrafine/nanocrystalline W-(3050)Cu composite powders and microstructure characteristics of the sintered alloys. Int. Journal of Refractory Metalsand Hard Materials 30 (2012) 33÷37.
• [6] Kim J. C., Moon I. H.: Sintering of nanostructured W-Cu alloys prepared by mechanical alloying. Nanostructured Materials 10 (2) (1998) 283÷290.
• [7] Suryanarayana C.: Mechanical alloying and milling. Progress in Materials Science 46 (1) (2001) 184.
• [8] Li Y., Qu X., Zheng Z., Lei C., Zou Z., Yu S.: Properties of W-Cu composite powder produced by a thermomechanical method. Int. J. of Refractory Metals & Hard Materials 21 (2003) 259÷264.
• [9] Ryu S. S, Kim G. S., Kim J. C., Oh S. T., Kim Y. D.: The influence of annealing temperature on the microstructural development of W-Cu composite powder prepared by high-energy ball milling. J. of Alloys & Compounds 424 (2006) 209÷212.
• [10] Kim J. C., Ryu S. S., Kim Y. D., Moon I. H.: Densification behaviour of mechanically alloyed W-Cu composite powders by the double rearrangement process. Scripta Materialia 39 (6) (1998) 669÷676.
• [11] Ryu S. S., Lim J. T., Kim J. C., Kim Y. D., Moon I. H.: Effect of heat-treatment on the nanostructural change of W-Cu powder prepared by mechanical alloying. Metals and Materials 5 (2) (1999) 175÷178.
• [12] Lee J. S., Kim T. H.: Densification and microstructure of the nanocomposite W-Cu powders. NanoStructured Materials 6 (1995) 691÷694.
• [13] Kim D. G., Kim G. S., Oh S. T., Kim Y. D.: The initial stage of sintering for the W-Cu nanocompositte powder prepared from W-CuO mixture. Materials Letters 58 (2004) 578÷581.
• [14] Kim D. G., Kim G. S., Suk M. J., Oh S. T., Kim Y. D.: Effect of heating rate on microstructural homogeneity of sintered W-15 wt % Cu nanocomposite fabricated from W-CuO powder mixture. Scripta Materialia 51 (2004) 677-681.
• [15] Kim D. G., Lee K. W., Oh S. T., Kim Y. D.: Preparation of W-Cu nanocomposite powder by hydrogen-reduction of ball-milled W and CuO powder mixture. Materials Letters 58 (2004) 1199÷1203.
• [16] Cheng J., Song P., Gong Y., Cai Y., Xia Y.: Preparation and characterization of W-Cu nanopowders by a homogeneous precipitation process. Journal of Alloys and Compounds 421 (2006) 146÷150.
• [17] Olszyna A. R.: E-BN. Otrzymywanie i właściwości. Oficyna wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa (1996).
• [18] Rowe W. B., Dimitrov B., Inasaki I.: Tribology of abrasive machining processes. First Edition, Elsevier, USA (2004).