Wpływ dodatku węgla szklistego na charakterystyki tribologiczne materiałów kompozytowych z osnową metaliczną

• Autorzy: Myalski J.

Warianty tytułu

EN

Influence of glass carbon addition on tribological properties of metal matrix composite materials

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono wyniki badań właściwości tribologicznych materiałów kompozytowych zawierających cząstki ceramiczne oraz cząstki węgla o strukturze amorficznej. Dokonano oceny wpływu różnych cząstek na wartość współczynnika tarcia i zużycie zarówno kompozytów, jak i materiału współpracującego w węźle tarcia. Pomiaru współczynnika tarcia oraz zużycia dokonano w warunkach ograniczonego smarowania. Przeprowadzone badania współczynnika tarcia wykazały, że dodatek węgla zmniejsza wartość współczynnika tarcia w porównaniu z kompozytami zawierającymi tradycyjne cząstki ceramiczne (rys. 1). Po wprowadzeniu węgla szklistego zmniejsza się również ich zużycie. Ubytek masy kompozytu z cząstkami węgla jest o połowę mniejszy niż w przypadku cząstek Al2O3 (rys. 2). Węgiel szklisty nie powoduje intensywnego zużywania materiału partnera współpracującego z nim podczas tarcia. Zmierzone wartości ubytku masy żeliwa współpracującego z kompozytem węglowym były prawie dziesięciokrotnie mniejsze niż po współpracy z kompozytem zawierającym cząstki tlenku aluminium (rys. 3). Przyczyną takiego zachowania się kompozytu jest odmienny mechanizm tarcia. W kompozytach zbrojonych cząstkami węgla szklistego w tarciu biorą udział cząstki węgla i nie zaobserwowano zużywania materiału osnowy (rys. 4a). Dominującym mechanizmem jest zużycie ścierne obserwowane w postaci mikrozarysowań wyłącznie w węglu szklistym. W kompozycie AK12-Al2O3 w tarciu udział biorą zarówno osnowa, jak i cząstki ceramiczne. W obszarze tarcia (rys. 4b) zaobserwowano procesy mikroskrawania w obu komponentach.

EN

In this paper the investigations results of tribological properties of composite materials containing ceramics particles carbon particles with amorphous structure have been presented. Composite on the metal matrix reinforced with particles was made using mixing technology. The influence of different particles on coefficient of friction and wear resistance of composite materials and materials co-operating with composite in tribological system nas been defined. Coefficient of friction and wear resistance was examined in friction with limited supply of lubricant. The results of investigation have shown that the glass carbon in metal matrix materials leads to decreasing coefficient of friction comparison to composite containing conventional particies (Fig. 1). The result of glass particle addition in this composite is decrease of abrasive wear resistance. Loss mass decrease in composite reinforced with glass carbon was about two times less then in composite materials containing Al2O3 particles (Fig. 2). Glass carbon particles do not lead to intensive wear of materials co-operating with them in friction. The loss mass of cast iron co-operating with carbon was about ten times less as in composite containing alummina particles (Fig. 3). The basic reason of composite behaviour was another mechanism of friction, which was observed when analysing the condition of the surface area in the examined materials. Composites reinforced with glass carbon particles did not show the intensive destruction of the friction surface. Only particles take part in friction, the visible signs of destruction of the surface in metal matrix are not obseryed (Fig. 4a). In structure of the friction area of AK12-Al2O3 composite the friction signs are visible as abrasive wear of particles and matrix (Fig. 4b).

Słowa kluczowe

PL

kompozyt; osnowa aluminiowa; cząstki zbrojące; węgiel szklisty; współczynnik tarcia; zużycie; właściwości tribologiczne

EN

composite; metal matrix composite; reinforced particles; glass carbon; friction coefficient; wear; tribological properties

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2003
• Tom: R. 3, nr 8
• Strony: 317--321
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys.

Twórcy

autor

Myalski J.

• Politechnika Śląska, Katedra Technologii Stopów Metali i Kompozytów, ul. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice

Bibliografia

• [1] Górny Z., Sobczak J., Metal matrix composites fabricated by the squeeze casting process, Transformation of the Foundry Research Institute 1995, XLV, 42, Special Issue, 99.
• [2] Rudnik D., Sobczak J., Tłoki kompozytowe do silników spalinowych, Wyd. Instytutu Transportu Samochodowego, Warszawa 2001.
• [3] Ścieszka F., Hamulce cierne, Politechnika Śląska, Instytut Technologii i Eksploatacji Maszyn, Gliwice-Radom 1998.
• [4] Nakada M., Trends in engine technology and tribology, Tribology International 1994, 27, 1, 3-7.
• [5] Konopka Z., Cisowska M., Mikrostruktura grawitacyjnie odlewanych kompozytów na osnowie stopu AlMg10 z cząstkami grafitu, Kompozyty 2001, 1, 1, 86-88.
• [6] Hutton T., McEnaney B., Crelllling J., Structural studies of wear debris from carbon-carbon composite aircraft brakes, Carbon 1999, 37, 907-916.
• [7] Blanco F., Bermejo J., Menendez R., Chemical and physical properties of carbon an related to brake performance, Wear, 213.1W, s 1-13.
• [8] Myalski J., Kompozyty cierne z osnową aluminiową o niskim współczynniku tarcia, Kompozyty 2002, 2, 4, 191-194.
• [9] Śleziona J., Hyla I., Aluminium-ceramic particles composites, CIATF Commission Cast Composites 1996.
• [10] Śleziona J., Hyla I., Myalski J., Formation of layers structure in Al-ceramic particles composites, Science and Engineering of Composite Materials 1998, 7, 4, 287-29.
• [11] Myalski J., Posmyk A., Zum Einfluß der verkohlten Additive auf das tribologische Verhalten der in der Automobilindustrie verwendeten Friktionswerkstoffe, Proc. of 12th International Colloquium Tribology 2000 - Plus, Vol. III, Esslingen 2000, 1591-1598.
• [12] Ernst H., Merchant M.E., Surface friction between metals. A basic factor in the metal cutting process, Proc. Special Summer Conf. Friction and Surface Finish, MIT Press, Cambridge 1940, 76-85.
• [13] Garcia-Cordovilla C., Narciso J., Louis E., Abrasive wear resistance of aluminium alloy/ceramic particulate composites, Wear 1996, 129, 170-177.
• [14] Posmyk A., Myalski J., Śleziona J., Grabowski M., Influence of component material properties on tribological behaviour of composite materials, Proc. EUROMAT, Monachium 2002.