Tribologiczne właściwości kompozytów zbrojonych mieszaniną cząstek ceramicznych i węgla szklistego

• Autorzy: Myalski J. , Wieczorek J. , Śleziona J. , Dolata-Grosz A. , Dyzia M.

Warianty tytułu

EN

Tribological properties of composites reinforced with a mixture of ceramic and glass carbon particles

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przestawiono wyniki badań właściwości tribologicznych kompozytów z osnową aluminiową, zawierających różne rodzaje cząstek zbrojących. Badaniom poddano kompozyty zawierające cząstki zbrojące SiC lub Al2O3 (kompozyty homofazowe) i kompozyty zbrojone mieszaniną cząstek SiC lub Al2O3 zawierających jako modyfikator właściwości ciernych dodatek węgla szklistego (kompozyty heterofazowe) (tab. 1, rys. 1). Badania przeprowadzono wykorzystując tester tribologiczny T-01 (rys. 2), a partnerem tarcia dla kompozytów było żeliwo. Wyniki badań współczynnika tarcia i zużycia pozwoliły ocenić, w jaki sposób dodatek węgla szklistego może wpływać na zmianę charakterystyk tribologicznych. W pracy dokonano również oceny wpływu rozmiarów zbrojących cząstek ceramicznych na współczynnik tarcia (25, 50, 100 žm). Stwierdzono, że zastosowanie w kompozycie cząstek o różnej wielkości przyczynia się do obniżenia współczynnika tarcia w porównaniu z kompozytem zawierającym cząstki jednorodne (rys. 3, 4). Jednakże zróżnicowana granulacja cząstek powoduje zwiększenie zużycia materiału kompozytowego (rys. 5). Zastąpienie części zbrojenia cząstkami węgla szklistego spowodowało obniżenie zarówno współczynnika tarcia jak i zużycia kompozytów heterofazowych oraz współpracującego z nimi żeliwa szarego (rys. 7 - 10). Uzyskane wyniki pozwoliły stwierdzić, że możliwe jest kształtowanie właściwości tribologicznych kompozytów poprzez zmianę rodzaju, wielkości zbrojenia oraz w wyniku zastosowania cząstek zbrojących o różnych charakterystykach fizykomechanicznych. Zastosowanie zbrojenia heterofazowego jest rozwiązaniem pozwalającym w znacznym stopniu rozszerzyć możliwości projektowania właściwości tribologicznych skojarzeń ciernych.

EN

The paper presents the results of tests on tribological properties of aluminium matrix composites containing different kinds of reinforcement particles. The tests covered the examination of composites containing SiC or Al2O3 reinforcement particles (homogeneous homophase composites) and composites reinforced with a mixture of SiC or Al2O3 particles containing an addition of glass carbon as a modifying agent of frictional properties (heterophase composites) (Tab. 1, Fig. 1). Investigations were carried out with the use of the T-01 tribological tester and cast iron was used as a frictional partner for the composites (Fig. 2). The results of friction coefficient and wear investigations enabled the evaluation of how a glass carbon addition may influence the change of tribological characteristics. The influence of the ceramic reinforcement particles size on the friction coefficient (25,50,100 um) was also evaluated. It was found that the application of particles of different sizes in the composite contributes to a reduction of the friction coefficient in contrast to the composite containing homogeneous particles (Fig 3,4). However, a diverse granulation of particles results in increased composite material wear (Fig. 5). Replacement of part of the reinforcement with glass carbon particles caused a decrease of both the friction coefficient and the heterophase composites wear, as well as the wear of grey cast iron cooperating with them (Fig. 7 - 10). The results obtained allowed the statement that it is possible to shape the tribological properties of composites by means of changes in the reinforcement type and size, and as a result of applying reinforcement particles characterised by different physical and mechanical properties. Application of heterophase reinforcement is the solution owing to which possibilities of designing the tribological properties of frictional associations become considerably wider.

Słowa kluczowe

PL

kompozyt; osnowa aluminiowa; cząstka ceramiczna; węgiel szklisty; właściwości tribologiczne

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 26, nr 3
• Strony: 99--104
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Myalski J.

• Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, Politechnika Śląska

autor

Wieczorek J.

• Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, Politechnika Śląska

autor

Śleziona J.

• Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, Politechnika Śląska

autor

Dolata-Grosz A.

• Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, Politechnika Śląska

autor

Dyzia M.

• Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, Politechnika Śląska

Bibliografia

• [1] Sobczak J.: Perspektywy rozwoju metalowych kompozytów w przemyśle samochodowym, Przegląd Odlewnictwa nr 4, 1999
• [2] Allison J. E., Cole G. S.: Metal Matrix Composites in the Automotive Industry. Opportunities and Challenges, Journal of Metals, Jan. 1993
• [3] Noguchi M.: Present and future of composite materials for automotive application in Japan. Proceedings of the IX International Conference on Composite Materials, Woodhead Publishing Ltd, Madrid 1993, 1355-1362
• [4] Altemate Materials Reduce Weight in Automobiles, Advanced Material & Processes, June 1993
• [5] Ted Guo M. L., Tsao C.-Y. A.: Tribological behavior of self-lubricating aluminium (SiC) graphite hybrid composites synthesized by the semi-solid powder-desiccations method. Composites Science and Technology 60, 2000
• [6] Beffort O.: Metal Matrix Composites (MMCs) from Space to Erth. www.empsthun.ch
• [7] Jolly M. R.: Opportunities for Aluminium Based Fibre Reinfoced MMC (FRMMc) in Automotiye Castings. The Fundryman, November, 1990
• [8] Ames W., Alpas A. T.: Wear mechanism in hybrid composites of graphite-20 pet SiC in A356 aluminium alloy (Al-7pct Si 0,3 pet Mg. Metallurgical and Materials Transactions A, 26A, No l, 1995, 85-98
• [9] Deuis R. L., Subramanianian C., Yellup J. M.: Abrasive wear of aluminium composites - a review, Wear 201, Elsevier 1996, p. 132-134
• [10] Deuis R. L., Subramanianian C.. Yellup J. M.: Dry sliding wear of aluminium composites - a review. Composites Science and Technology 57, Elsevier 1997, p. 415-435
• [11] Posmyk A., Śleziona J., Dolata-Grosz A., Wieczorek J.: Reibungs - und Schmierungsverthalten von Aluminium - legierungen mit einem yerstarkten Oberflachenbereich, Technische Akademie Esslingen, 12th. International Colloguium, January 11-13 2000, Tribology 2000 - Plus
• [12] Wieczorek J., Dolata-Grosz A., Dyzia M., Śleziona J., Służałek G.: Tribological properties of AK12-metal matrix composites reinforced with ceramic particles, Junior Euromat 02, Lozanna. Szwajcaria, do wglądu na stronie internetowej: www.junior.euromat.fems.org.
• [13] Dolata-Grosz A., Śleziona J., Wieczorek J., Dyzia M.: Structure and functional quality properties of composites sleeves obtaining by centrifugal casting, Acta Metallurgica Slovaca, 8, 2/2002, str. 283-288
• [14] Wieczorek J.: Właściwości trybologiczne warstw kompozytowych w odlewach z kompozytu AK12 - cząstki ceramiczne. Rozprawa doktorska, Katowice 2003
• [15] Myalski J.: Kształtowanie właściwości skojarzeń ciernych wykorzystaniem materiałów ciernych zawierających węgiel szklisty, Kompozyty 2001, nr l, s. 203-306
• [16] Ernst H., Merchant M. E.: Surfach friction between metals. A basie factor in metal cutting process, Proceeding Conf. Friction and Surface Finish, Cambridge, MIT Press, 1940, s. 76-85
• [17] Posmyk A., Myalski J., Śleziona J., Grabowski A.: Influence of komponent materiale properties on tribological behavior of composite materiale, Proceeding of Euromat, Monachium, 2002