Zastosowanie nanocząstek do wytwarzania wielofunkcyjnych powłok nanostrukturalnych

• Autorzy: Ignatiev M. , Kovalev E.

Warianty tytułu

EN

Nanoparticles processing for fabrication of multi-functional nanostructured coatings

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W ostatnim czasie rozwój nowych technologii stosujących nanocząstki do wytwarzania makroelemntów stał się bardzo ważnym obszarem inżynierii materiałowej. Zmniejszenie wymiaru cząstek do skali nanometrycznej może powodować znaczne polepszenie takich właściwości makro-materiałów jak: twardość, odporność mechaniczna, odporność na zużycie i korozję. Ostatnie wyniki badań pokazują, że skonsolidowane nanomateriały posiadają lepsze właściwości eksploatacyjne: podwyższoną twardość i odporność mechaniczną w połączeniu z niskim współczynnikiem tarcia. W celu utrzymania nanometrycznych wymiarów ziaren materiału wyjściowego ważne jest zastosowanie odpowiednich metod konsolidacji (np. spiekanie materiałów litych lub nakładanie powłok poprzez natryskiwanie). Konwencjonalne techniki natryskiwania cieplnego: natryskiwanie plazmowe, natryskiwanie płomieniowe oraz natryskiwanie naddźwiękowe (HVOF- Hhigh Velocity Oxyfuel Spray) nie rozwiązują całkowicie tego problemu ponieważ w tych procesach następuje utlenianie materiałów w podwyższonych temperaturach. Natryskiwanie detonacyjne (DS) polega na nadaniu dużego przyspieszania cząstkom przy niskiej ich temperaturze. Niniejszy artykuł przedstawia nową technikę (DS) nakładania gęstych nanostrukturalnych powłok wolframowo-węglikowych/kobaltowych. Nałożoną powłokę nanostrukturalną poddano badaniom na: skaningowym mikroskopie tunelowym (STM) i spektroskopie elektronów Augera (AES) Wykazano, że technika DS pozwala na utrzymanie wyjściowej nanostruktury proszku. Testy tribologiczne i mechaniczne wykazały wysoką odporność powłoki na zużycie.

EN

Development of novel technologies for nanoparticles macro-applications has recently become a very important field in materials science, because the size reduction to nanometric scale could provide significant improvement in macro material properties: hardness, toughness, wear, and corrosion resistance. Recent research results have shown that consolidated nano-materials have significantly improved operating properties: increased hardness and toughness in conjunction with low friction coefficient. To reach these advantages, preservation of the nanometer grain sizes of the initial materials should be provided with applied consolidation methods (sintering of bulk materials or coating deposition by spraying). Conventional thermal spraying techniques (Plasma Spraying, Flame Spraying and HVOF) can not solve completely this problem due to considerable particle heating in spraying jet. Detonation Spraying (DS) is based on the principle of extremely high particles acceleration at low particle temperature. The present article presents novel DS technique to deposit dense nanostructured tungsten carbide/cobalt coatings. Deposited nanostructured coating was studied by modern technique for nanostructure research (Auger nanoprobe, Tunnel Microscopy, etc.). It was shown that DS technique allows to keep initial powder nanostructure. Tribological and mechanical trials have demonstrated high coating wear resistance and fracture toughness.

Słowa kluczowe

PL

nanocząstki; natryskiwanie detonacyjne; powłoka nanostrukturalna; odporność na zużycie

EN

nanoparticles; detonation spraying; nanostructured coating; wear resistance

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Obróbki Plastycznej
• Czasopismo: Obróbka Plastyczna Metali
• Rocznik: 2006
• Tom: T. 17, nr 4
• Strony: 37--41
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Ignatiev M.

autor

Kovalev E.

• Baikov's Institute of Metallurgy and Material Sciences of Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia

Bibliografia

• [1] G. C. Hadjipanyayis and R. W. Siegel, “Nanophase Materials: Synthesis, Properties, and Applications”, Kluwer, Nordrecht, Netherlands, 1994.
• [2] V. K. Sarin, “Cemented Carbide Cutting Tools”, Advances in Powder Technology, Ed. D. Y. Chin, ASM, pp. 253-287, 1981.
• [3] Y. Zhang and J. Zhang, “Nanometer WC-Co Carbide”, Xiyou Jinshu Cailiao Yu Gongcheng, 1995, 24(2), 18-21 (Chinese).
• [4] S. Raghunathan, D. L. Bourell and C. Persad, “Synthesis and Evaluation of Nanophase Tungsten-Tungsten Carbide Composites”, Microcomposites and Nanophase Materials, Ed. By D. C. Van Aken, G. S. Was and A. K. Glosh, The Minerals, Metals & Materials Society, 1991, p. 81-96.
• [5] R. Porat, S. Berger and A. Rosen, “Dilatometric Study of the Sintering Mechanism of Nanocrystalline Cemented Carbides”, NanoStructured Materials, 7, 429-436, 1996.
• [6] K. Mohan and P. R. Strutt, “Observation of Co Nanoparticle Dispersion in WC Nanograins in WC-Co Cermets Consolidated from Chemically Synthesized Powders ”, NanoStructured Materials, 7, 547-555, 1996.
• [7] J.M. Guilemany, S. Dosta, J. Nin, and J.R. Miguel, Study of the Properties of WC-Co Nanostructured Coatings Sprayed by High-Velocity Oxyfuel, Journal of Thermal Spray Technology, Volume 14(3), September 2005, pp. 405-413;
• [8] E. Kovalev, M. Ignatiev, V. Leshchynsky, H. Wisniewska-Weinert: Friction and wear of dissusion MoS2 solid lubricant coatings, Operation Problems 2/2005 (57) ISSN 1232-9312 pp. 171-180, 10th Anniversary Congress for Operation of Technical Equipment, Stare Jablonki, 6-9.09.2005.