The effect of nitrogen ion implantation on nano-scale hardness and elastic modulus of WC-Co indexable knives for wood materials machining

• Autorzy: Wilkowski Jacek , Barlak Marek , Bottger Roman , Werner Zbigniew

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0013.7685

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The effect of nitrogen ion implantation on nano-scale hardness and elastic modulus of WC-Co indexable knives for wood materials machining. The paper presents the results of a study investigating the effects of nitrogen ion implantation into the surface layer of WC-Co blades, used for machining wood materials, on their hardness and modulus of elasticity at the nano-scale. The modified blades were analyzed in six variants of implantation process parameters, and compared with control blades (virgin, unmodified). Three energies of accelerating nitrogen ions were used in the implantation process (5, 50 and 500 keV) and two doses of implanted ions (1e17 and 5e17 cm-2). The nano-hardness and elastic modulus of all blades were measured using an Anton Paar TriTec (UNHT) hardness tester.

PL

Wpływ implantacji jonów azotu na twardość i moduł sprężystości w nano-skali noży wymiennych WC-Co do obróbki materiałów drzewnych. W artykule przedstawiono wyniki wpływu procesu implantacji jonów azotu do warstwy wierzchniej ostrzy WC-Co do obróbki materiałów drzewnych na ich twardość i moduł sprężystości w nano-skali. Analizowano ostrza modyfikowane w sześciu wariantach parametrów procesu implantacji, oraz w celach porównawczych, ostrza kontrolne (niemodyfikowane). Zastosowano trzy energie przyspieszenia jonów azotu w procesie implantacji (5, 50 i 500 keV) oraz dwie dawki implantowanych jonów (1e17 oraz 5e17 cm-2). Pomiaru twardości i modułu sprężystości w nano-skali wszystkich ostrzy dokonano przy użyciu twardościomierza Anton Paar TriTec (UNHT).

Słowa kluczowe

EN

ion implantation; WC-Co indexable knives; nitrogen ion implantation; nano-scale mechanical; behavior; hardness; elastic modulus; wood materials machining

• Wydawca: Wydawnictwo Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
• Czasopismo: Annals of Warsaw University of Life Sciences - SGGW. Forestry and Wood Technology
• Rocznik: 2019
• Tom: No. 108
• Strony: 79--83
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wilkowski Jacek

• Department of Mechanical Processing of Wood, Warsaw University of Life Sciences - SGGW

autor

Barlak Marek

• Plasma and Ion Technology Division (FM2), National Centre for Nuclear Research Świerk – NCBJ

autor

Bottger Roman

• Institute of Ion Beam Physics and Materials Research, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf – HZDR

autor

Werner Zbigniew

• Plasma and Ion Technology Division (FM2), National Centre for Nuclear Research Świerk – NCBJ

Bibliografia

• 1. KEMPF M., 2002: Nanohärtemessungen mit dem Rasterkraftmikroskop. Der AndereVerlag, Osnabrück, 160 pp.
• 2. KUPCZYK M.J., 2009: Wytwarzanie i eksploatacja narzędzi skrawającychz powłokami przeciwzużyciowymi. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, 445 pp.
• 3. NDLOVU S., 2009: The wear properties of tungsten carbide-cobalt hardmetals fromthe nanoscale up to the macroscopic scale. Doctoral thesis, 134 pp.
• 4. OLIVER W.C., PHARR G.M., 2003: Measurement of hardness and elastic modulusby instrumented indentation: Advances in understanding and refinements tomethodology. J. Mater. Res. 19/1: 3-20.
• 5. SAMSONOV G.V., KOSOLAPOVA T.J., 1975: Vysokotemperaturnye karbidy.Naukova Dumka.
• 6. STAEDLER T., SCHIFFMANN K., 2001: Correlation of nanomechanical andnanotribological behavior of thin DLC coatings on different substrates. SurfaceScience 482-485: 1125-1129.
• 7. WILKOWSKI J., BARLAK M., WERNER Z., BÖTTGER R., KONARSKI P.,PISAREK M., 2018: The effect of nitrogen ion implantation on the properties of WCCocomposites used in wood-based materials machining. Poster presentation atYucomat 2018 Conference, Herceg Novi, Montenegro, 3-7 September, 2018.
• 8. WILKOWSKI J., BARLAK M., WACHOWICZ J., BÖTTGER R., WERNER Z.,2019: Nano-scale hardness and elastic modulus of WC-Co composites and theirrelationship to the tools life during particleboard milling. Ann. WULS - SGGW, For.and Wood Technol. 106: 62-66.