Kryterium oceny wytrzymałości powłok PVD na udarowe obciążenia

• Autorzy: Krella A.

Warianty tytułu

EN

A criterion of resistance assessment of PVD coatings against impact loading

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań doświadczalnych odporności kawitacyjnej powłok TiN i Cr-N. Badania przeprowadzono na stanowisku ze szczelinowym wzbudnikiem kawitacji. Dokonano analizy niszczenia twardych powłok na podstawie obserwacji mikroskopowych i znajomości zjawiska kawitacji. Wytypowano własności powłok mające kluczowe znaczenie w procesie degradacji powłok w warunkach powtarzających się, lokalnych i dynamicznych obciążeń. Zaproponowano parametr wytrzymałościowy, który łączy wszystkie kluczowe własności. Uzyskany parametr wykazuje bardzo dobrą zgodność z danymi eksperymentalnymi. Wzrostowi wartości tego parametru towarzyszy systematyczny spadek ubytków masy w testach kawitacyjnych.

EN

The article shows the results of cavitation erosion tests of TiN and Cr-N coatings. Tests were performed at cavitation chamber with a system of barricade. Analysis of degradation mechanism of hard coatings based on microscopic observation and knowledge of cavitation phenomena was made. The key properties of the TiN and the Cr-N coatings responsible on resistance against cavitation were appointed. The new resistance parameter for hard coatings against cyclic local and dynamic loading was proposed. The increase of the new parameter indicates a continuous improvement in the erosion resistance of the TiN and the Cr-N coatings.

Słowa kluczowe

PL

powłoki PVD; erozja kawitacyjna; wytrzymałość; pękanie; obciążenia dynamiczne

EN

PVD coatings; cavitation erosion; endurance; fracture; dynamic loading

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 31, nr 4
• Strony: 1046--1052
• Opis fizyczny: Bibliogr. 35 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Krella A.

• Ośrodek Mechaniki Cieczy, Instytut Maszyn Przepływowych PAN,

Bibliografia

• [1] Dobrzański L. A.: Materiały inżynierskie i projektowanie materiałowe. WNT, Warszawa (2006).
• [2] Nanonauka i nanotechnologia – Narodowa Strategia dla Polski – MNiSW Raport, Warszawa (2006).
• [3] Suryanarayana C., Koch C. C.: Nanocrystalline materials – Current research and future directions. Hyperfine Interactions 130 (2000) 5-44.
• [4] Gutkin M. Yu., Ovid’ko I. A.: Plastic deformation in nanocrystalline materials. ed. R. Hull, Springer-Verlag Berlin (2004).
• [5] Chen S., Liu L., Wang T.: Investigation of the mechanical properties of thin films by nanoindentation, considering the effects of thickness and different coating-substrate combinations. Surface & Coating Technology 191 (2005) 25-32.
• [6] Precht W., Czyżniewski A.: Wytwarzanie i niektóre własciwości warstw nanokrystalicznych i nanokompozytowych typu XC/a-C:H dla zastosowań tribologicznych. 13th International Summer School Mielno’2002, Modern Plasma Surface technology, Koszalin (2002).
• [7] Czyżniewski A.: Powłoki Ti-C:H wytwarzane metodą impulsowego reaktywnego rozpylania magnetronowego. Inżynieria Materiałowa 6 (2000) 258-262.
• [8] Danielewski M., Gil A., Wendler B., Żurek Z.: Powłoki hybrydowe dziś i jutro. Inżynieria Materiałowa 6 (2003) 439-441.
• [9] Grant W. K., Loomis C., Moore J. J., Olson D. L., Mishra B., Perry A. J.: Characterization of hard chromium nitride coatings deposited by cathodic arc vapor deposition. Surface & Coating Technilogy 86-87 (1996) 788- 796.
• [10] Yoon S. Y., Yoon S. Y., Chung W. S., Kim K. H.: Impact-wear behaviours of TiN and Ti-Al-N coatings on AISI D2 steel and WC-Co substrates. Surface and Coatings Technology 177-178 (2004) 645-650.
• [11] Ma L. W., Cairney J. M., Hoffman M., Munroe P. R.: Deformation mechanisms operating during nanoindentation of TiN coatings on steel substrates. Surface and Coatings Technology 192 (2005) 11-18.
• [12] Cairney J. M., Tsukano R., Hoffman M. J., Yang M.: Degradation of TiN coating under cyclic loading. Acta Materialia 52 (2004) 3229-3237.
• [13] Jayaram V., Bhowmick S., Xie Z.-H., Math S., Hoffman M., Biswas S. K.: Contact deformation of TiN coatings on metallic substrates. Materials Science & Engineering A 423 (2006) 8-13.
• [14] Voevodin A. A., Bantle R., Matthews A.: Dynamic impact wear of TiCxNy and Ti-DLC composite coatings. Wear 185 (1995) 151-157.
• [15] Krella A., Czyżniewski A.: Investigation concerning the cavitation resistance of TiN coatings deposited on stainless steel at various temperatures. Wear 265 (2008) 72-80.
• [16] Krella A., Czyżniewski A.: Cavitation resistance of Cr-N coatings deposited on austenitic stainless steel at various temperature. Wear 266 (2009) 800-809.
• [17] Matthews A., Leyland A., Holmberg K., Ronkainen H.: Design aspects for tribological surface coatings. Surf. Coat. Technol. 100-101 (1998) 1-6.
• [18] Leyland A., Matthews A.: On the significance of the H/E ratio in wear control: a nanocomposite coating approach to optimized tribological behaviour. Wear 246 (2000) 1-11.
• [19] Dobrzański L. A., Lukaszkowicz K.: Erosion resistance and tribological properties of coatings deposited by reactive magnetron sputtering metod onto the brass substrate. Journal of Materials Processing Technology 157- 158 (2004) 317-323.
• [20] Lee M.-K., Kim W.-W., Rhee Ch.-K. Lee W.-J.: An analysis of stress waves in 12 cr steel, Stellite 6B and TiN by liquid impact loading. Nuclear Engineering and Design 214 (2002) 183-193.
• [21] Iwai Y., Honda T., Yamaa H., Matsumura T., Larsson M., Hogmark S.: Evaluation of wear resistance of thin hard coatings by a new solid particle impact test. Wear 251 (2001) 861-867.
• [22] Münsterer S., Kohlhof K.: Cavitation protection by low temperature TiCN coatings. Surface and Coatings Technology 74-75 (1995) 642-647.
• [23] Berrios J. A., Teer D. G., Puchi-Cabrera E. S.: Fatigue properties of 316L stainless steel coated with different TiNx deposits. Surface & Coating Technology 148 (2001) 179-190.
• [24] Puchi-Cabrera E. S., Matinez F., Herrera I., Berrios J. A., Dixit S., Bhat D.: On the fatigue behavior of an AISI 316 L stainless steel coated with a PVD TiN deposit. Surface & Coating Technology 182 (2004) 276-286.
• [25] Bouzakis K.-D. Vidakis N., Leyendecker T., Lemmer O., Fuss H.-G., Erkens G.: Determination of the fatigue behaviour of thin hard coatings using the impact test and FEM simulation. Surface and Coatings Technology 86-87 (1996) 549-556.
• [26] Lima M. M., Godoy C., Modenesi P. J., Avelar-Batista J. C., Davoson A., Matthews A.: Coating fracture toughness determined by Vickers indentation: an important parameter in cavitation erosion resistance of WC-Co thermally sprayed coatings. Surface and Coatings Technology 177-178 (2004) 489-496.
• [27] Michalczewski R., Piekoszewski W., Szczerek M., Tuszyński W.: Badanie zdolności do przenoszenia obciążeń testowej przekładni zębatej z kołami pokrytymi powłoką TiN. Problemy Eksploatacji 1 (2003) 247-254.
• [28] Sencer B. H., Maloy S. A., Gray III G. T.: The influence of shock pulse shape on the structure/property behaviour of copper and 316L austenitic stainless steel. Acta Materialia 53 (2005) 3293-3303.
• [29] Bourne N. K., Millett J. C. F., Gray III G. T.: On the shock compression of polycrystalline metals. J. Mater. Sci. 44 (2009) 3319-3343.
• [30] Czyżniewski A., Krella A.: Wytwarzanie i własciwości powłok TiN i CrN w zastosowaniu do ograniczenia zużycia elementów maszyn przez kawitację. Inżynieria Materiałowa 3 (2006) 151-154.
• [31] Krella A.: Czyżniewski A.: Influence of the substrate hardness on the cavitation erosion resistance of TiN coating. Wear 263 (2007) 395-401.
• [32] Krella A.: The influence of TiN coatings properties on cavitation erosion resistance. Surface & Coatings Technology 204 (2009) 263-270.
• [33] Krella A.: Degradacja powłok TiN w warunkach kawitacji. Inżynieria Materiałowa 4 (160) (2009) 245-248.
• [34] Krella A.: The experimental resistance parameter for TiN coating to cavitation action. Advances in Materials Science – w druku.
• [35] Krella A.: Influence of cavitation intensity on X6CrNiTi18-10 stainless steel performance in the incubation period. Wear 258 (2005) 1723-1731.