The Influence of Glassy Carbon ond Its Forms on Tribological Properties of Aluminium Matrix Composites

• Autorzy: Myalski Jerzy , Posmyk Andrzej , Hekner Bartosz , Godzierz Marcin

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0013.5437

Warianty tytułu

PL

Wpływ węgla szklistego i jego postaci na właściwości tribologiczne kompozytów z osnową aluminiową

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Carbon with an amorphous structure was used as a component to modify the tribological properties of engineering plastics. Its construction allows the formation of carbon-based wear products during friction, adhesively bonded to the surface of cooperating machine parts, acting as a solid lubricant. The work compares the tribological properties of two groups of composites with an aluminium alloy matrix in which glassy carbon appeared in the form of particles and an open cell foam fulfilling the role of strengthening the matrix. The use of spatial structures of reinforcement provides, in comparison with the strengthening of particles, homogeneity of carbon distribution in the entire volume of the composite. The tests carried out on a pin-disc tester showed that the use of spatial carbon structures in the composite ensures a greater coefficient of friction stability than when reinforcing with particles, and the coefficient of friction with a small proportion of carbon foams (about 1 wt%) is comparable with the coefficient of friction in the contact with composites containing 5-10% carbon particles in granular form.

PL

Węgiel o strukturze amorficznej został wykorzystywany, jako komponent do modyfikacji właściwości tribologicznych tworzyw konstrukcyjnych. Jego budowa pozwala na tworzenie się w trakcie tarcia węglowych produktów zużycia, połączonych adhezyjnie z powierzchnią współpracujących części maszyn, pełniących funkcję smaru stałego. W pracy porównano właściwości tribologiczne dwóch grup kompozytów z osnową ze stopu aluminium, w których węgiel szklisty występował w postaci cząstek oraz piany otwartokomórkowej pełniącej rolę umocnienia osnowy. Wykorzystanie przestrzennych struktur zbrojenia zapewnia, w porównaniu z umocnieniem cząstkami, homogeniczność rozkładu węgla w całej objętości kompozytu. Przeprowadzone badania na testerze pin-disc wykazały, że wykorzystanie w kompozycie przestrzennych struktur węglowych zapewnia większą stabilność współczynnika tarcia niż przy umocnieniu cząstkami, a współczynnik tarcia przy niewielkim udziale pian węglowych (około 1% cz. wag.) jest porównywalny ze współczynnikiem tarcia w skojarzeniu z kompozytami zawierającymi 5–10% cząstek węglowych w postaci ziarnistej.

Słowa kluczowe

EN

metal matrix composites; glassy carbon; wear; coefficient of friction; wear mechanisms

PL

kompozyty z osnową metalową; węgiel szklisty; zużycie; współczynnik tarcia; mechanizmy zużycia

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2019
• Tom: nr 3
• Strony: 79--87
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Myalski Jerzy

• Silesian University of Technology, Faculty of Materials Engineering and Metallurgy, Krasińskiego 8 Street, 40-019 Katowice, Poland

autor

Posmyk Andrzej

• Silesian University of Technology, Faculty of Transport, Krasińskiego 8 Street, 40-019 Katowice, Poland

autor

Hekner Bartosz

• Silesian University of Technology, Faculty of Materials Engineering and Metallurgy, Krasińskiego 8 Street, 40-019 Katowice, Poland

autor

Godzierz Marcin

• Silesian University of Technology, Faculty of Materials Engineering and Metallurgy, Krasińskiego 8 Street, 40-019 Katowice, Poland

Bibliografia

• 1. Prasad S. V., Asthana R.: Aluminum metal–matrix composites for automotive applications: tribological considerations, Trybology Letters, Vol. 17, No. 3, 2004, pp. 445–453.
• 2. Asif M., Chandra K., Misra P. S.: Development of Aluminium Based Hybrid Metal Matrix Composites for Heavy Duty Applications, Journal of Minerals & Materials Characterization & Engineering, Vol. 10, No. 14, 2011, pp. 1337–1344.
• 3. Kunze J. M., Bampton C. C.: Challenges to Developing and Producing MMCs for Space Applications, Journal of Metal, 2001, April, pp. 20–25.
• 4. Suresha S., Sridhara B. K.: Wear characteristics of hybrid aluminium matrix composites reinforced with graphite and silicon carbide particulates, Composite Science and Technology, 70, 2010, pp. 1652–1659.
• 5. Oluwatosin Bodunrin M., Kanayo Alaneme K., Heath Chown L.: Aluminium matrix hybrid composites: a review of reinforcement philosophies; mechanical, corrosion and tribological characteristics, Journal of Materials Research and Technology, v. 4, issue 4, 2015, pp. 434–445.
• 6. Umanath K., Palanikumar K., Selvamani S. T.: Analysis of dry sliding wear behaviour of Al6061/SiC/Al2O3 hybrid metal matrix composites, Composites: Part B, 56, 2014, pp. 472–476.
• 7. Baradeswaran A., Elaya Perumal A.: Wear and mechanical characteristics of Al 7075/graphite composites, Composites: Part B, 56, 2014, pp. 472–476.
• 8. Akhlaghi F., Zare-Bidaki A.: Influence of graphite content on the dry sliding and oil impregnated sliding wear behavior of Al 2024–graphite composites produced by in situ powder metallurgy method, Wear, 266, 2009, pp. 37–45.
• 9. Robertson J.: Amorphous carbon, Solid State and material Science, 1998, vol. 1, nr 4, pp. 557–561.
• 10. Bhoala N., Mehrotra R., Bragg R. H., Rao A. S.: Effect of treatment temperature (HTT) on density, weight and volume of glass-like carbon (GC). „Journal of Materials Science” 1983, vol. 18, pp. 2671–2678.
• 11. Myalski J.: Kształtowanie właściwości tribologicznych kompozytów zawierających węgiel szklisty, Gliwice, Wydaw. Politechniki Śląskiej, 2011.
• 12. Posmyk A., Myalski J., Hekner B.: Composite coatings with ceramic matrix including nanomaterials as solid lubricants for oil-less automotive applications, Arch. Metall. Mater., 2016 vol. 61 iss. 2, pp. 1039–1043.
• 13. Olszówka-Myalska A.: Some Physicochemical Phenomena Observed During Fabrication of Mg-C Cast Composites, Journal of Materials Engineering and Performance, v. 25, 2016, pp. 3091–309.
• 14. Olszówka-Myalska A., Myalski J., Chrapoński J.: Influence of casting procedure on microstructure and properties of Mg alloy-glassy carbon particle composite, Int. J. Mater. Res., 2015, vol. 106, no. 7, pp. 741–749.
• 15. Posmyk A., Myalski J., Hekner B.: Glassy carbon coating deposited on hybrid structure of composite materials, Arch. Metall. Mater. 2016 vol. 61 iss. 2, pp. 1045–1050.
• 16. Hekner B., Myalski J., Pawlik T., Sopicka-Lizer M.: Effect of carbon in fabrication Al-SiC nanocomposites for tribological application, Materials, vol. 10, iss. 6, 2017, pp. 1–15.
• 17. Myalski J.: Wpływ węglowej struktury szkieletowej na właściwości tribologiczne kompozytów z osnową aluminiową, Tribologia, nr 5, 2015, pp. 89–98.
• 18. Myalski J., Hekner B.: Materiały kompozytowe o osnowie stopu aluminium umacniane pianami ceramicznymi, Inżynieria Materiałowa, 2015 r. 36, nr 5, pp. 220–224.
• 19. Myalski J., Hyla I., Śleziona J.: P-294493 pt.: Sposób wytwarzania węgla szklistego, 1994.

Uwagi

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