Alumina composites with solid lubricant participations, sintered by SPS-method

• Autorzy: Putyra P. , Figiel P. , Podsiadło M. , Klimczyk P.

Warianty tytułu

PL

Ceramika Al2O3-Ti(C,N) z dodatkami stałych substancji smarujących, spiekana metodą SPS

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the sintering results of Al2O3-Ti(C,N) ceramics with the additions of solid lubricant materials. Al2O3-Ti(C,N) based ceramics with solid lubricating substances were sintered by the SPS-method. In the phase known as lubricants, the following materials were used: MoS2, WS2, CaSO4, SrSO4 and MoO3 and CaO. The Al2O3-Ti(C,N) ceramics were also prepared with the addition of TiB2. The SPS-sintered materials were characterized by values of relative density from 93 to 99%. In the case of the addition of 10 and 30% TiB2, the relative density, Young's modulus and hardness HV1 were close or equal to the values of the base material. For other additions, the Young's modulus ranged from 74 to 83% and hardness from 62 to 76% of the Young's modulus and hardness value for the base material. Regardless of the additive or its volume, the fraction of the friction coefficient was 49 to 86% of the friction coefficient value for the base material. Taking into account the value of the friction coefficient and the physical and mechanical properties, the most promising material is a ceramic with the addition of TiB2 or MoO3 with CaO.

PL

Przedstawiono wyniki badań dotyczących spiekania ceramiki o osnowie Al2O3Ti(C,N) z dodatkami faz poślizgowych. Scharakteryzowano właściwości mechaniczne i tribologiczne wytworzonych materiałów. Spośród faz określanych jako poślizgowe do badań wykorzystano następujące materiały: MoS2, WS2, CaSO4, SrSO4 oraz MoO3 i CaO. Biorąc pod uwagę niski współczynnik tarcia ceramiki o osnowie TiB2, wytworzono również ceramikę Al2O3Ti(C,N) z dodatkiem wysokotopliwej fazy TiB2. Materiały spiekane metodą SPS odznaczały się wartościami gęstości względnej od 93 do 99%. W przypadku materiałów z dodatkiem 10 i 30% TiB2 wartości gęstości względnej, modułu Younga oraz twardości HV1 były zbliżone bądź równe wartościom materiału bazowego. Dla pozostałych dodatków moduł Younga wynosił od 74% do 83%, a twardość od 62 do 76% wartości modułu i twardości materiału Al2O3-Ti(C,N). Niezależnie od rodzaju dodatku i jego udziału objętościowego obniżono współczynnik tarcia od 49 do 86% wartości współczynnika tarcia materiału bazowego. Najniższą wartość współczynnika tarcia zmierzono dla materiału po spiekaniu SPS z dodatkiem WS2. Materiał ten jednak odznaczał się względnie niskim modułem Younga oraz twardością. Biorąc pod uwagę wartość współczynnika tarcia oraz właściwości fizyczne i mechaniczne, najbardziej obiecującym materiałem jest ceramika z dodatkiem TiB2 oraz MoO3 i CaO.

Słowa kluczowe

EN

alumina; SPS sintering; hardness; density; Young modulus; friction coefficient

PL

ceramika; Al2O3; spiekanie SPS; twardość; gęstość; moduł Younga; współczynnik tarcia

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2011
• Tom: R. 11, nr 2
• Strony: 107--110
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Putyra P.

autor

Figiel P.

autor

Podsiadło M.

autor

Klimczyk P.

• Institute of Advanced Manufacturing Technology, ul. Wrocławska 37a, 30-011 Krakow, Poland,

Bibliografia

• [1] Lawrowski Z., Tribologia - Tarcie, zużywanie i smarowanie, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2008.
• [2] Penkala T., Zarys krystalografii, PWN, Warszawa 1983.
• [3] Wong K.C., Lu X., Cotter J., Eadie D.T., Wong P.C., Mitchell K.A.R., Surface and friction characterization of MoS2 and WS2 third body thin films under simulated wheel/rail rolling-sliding contact, Wear 2008, 264, 526-534.
• [4] Deng J., Song W., Zhang H., Design, fabrication and properties of a self-lubricated tool in dry cutting, International Journal of Machine Tools & Manufacture 2009, 49, 66-72.
• [5] Voevodin A.A., Zabinski J.S., Laser surface texturing for adaptive solid lubrication, Wear 2006, 261, 1285-1292.
• [6] Walck S.D., Zabinski J.S., Mcdevitt N.T., Bultman J.E., Characterization of air-annealed, pulsed laser deposited ZnO-WS2 solid film lubricants by transmission electron microscopy, Thin Solid Films 1997, 305, 130-143.
• [7] John P.J., Zabinski J.S., Sulphate based coatings for use as high temperature lubricants, Tribology Letters 1999, 7, 31-37.
• [8] John P.J., Prased S.V., Voevodin A.A., Zabinski J.S., Calcium sulfate as a high temperature solid lubricant, Wear 1998, 219, 155-161.
• [9] Murakami T., Umeda K., Sasaki S., Ouyang J., High-temperature tribological properties of strontium sulfate films formed on zirconia-alumina, alumina and silicon nitride substrates, Tribology International 2006, 39, 1576-1583.
• [10] Ouyang J.H., Sasaki S., Murakami T., Umeda K., Sparkplasma-sintered ZrO2(Y2O3)-BaCrO4 self-lubricating composites for high temperature tribological applications, Ceramics International 2005, 31, 543-553.