Wpływ twardości i sprężystości podłoża na mikroudarowe zużycie zmęczeniowe powłoki

• Autorzy: Rakowski W. , Zimowski S. , Adamczyk P.

Warianty tytułu

EN

Effect of the substrate hardness and elasticity on the micro-impact fatigue wear of the coating

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Badania mikroudarowej wytrzymałości powłok tribologicznych przeprowadzono w celu uzyskania wiedzy o pękaniu i odspajaniu fragmentów powłoki pod wpływem powtarzających się cyklicznie obciążeń o charakterze udarowym, w zależności od twardości i sprężystości podłoża. Niszczenie powłoki następuje pod wpływem kumulacji efektów zmęczeniowych w długich okresach mierzonych liczbą uderzeń przy założonej sile i energii kinetycznej uderzenia. Badano powłoki TiN o grubości 0,5 μm osadzone na stali ferrytycznej i austenitycznej. Twardość i sprężystość obu podłoży oraz układów powłoka–podłoże wyznaczono przy użyciu Micro-Combi-Testera firmy CSEM. Badania mikroudarowej wytrzymałości zmęczeniowej wykonano na stanowisku zaprojektowanym i zbudowanym w Laboratorium Tribologii i Inżynierii Powierzchni AGH. Stwierdzono istotny wpływ sprężystości podłoża oraz jego twardości na badane zjawiska.

EN

Micro-impact strength tests of tribological coatings were performed in order to obtain knowledge about cracking and decohesion of coatings under cyclically repeated impact loads, depending on the hardness and elasticity of the substrate. The destruction of the coating is caused by the accumulation of the effects over long periods of time, which are measured by the number of impacts at a set load and kinetic energy. TiN coatings with a thickness of 0.5 μm deposited on austenitic and ferritic steel were investigated. The hardness and elastic modulus of both substrates and coating-substrate systems were determined using a Micro-Combi-Tester from CSM Instruments. Micro-impact fatigue tests were carried out on an impact tester designed and built in the Laboratory of Tribology and Surface Engineering AGH University of Science and Technology. It was found that the elasticity and the hardness of the substrate significantly influence the impact fatigue process.

Słowa kluczowe

PL

wytrzymałość mikroudarowa; powłoki; twardość; pękanie

EN

fatigue strength; coatings; hardness; cracking

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2014
• Tom: nr 5
• Strony: 147--158
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys.

Twórcy

autor

Rakowski W.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska

autor

Zimowski S.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska

autor

Adamczyk P.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska

Bibliografia

• 1. Engel P.A.: Impact wear of materials, Elsevier Scientific Pub. 1976.
• 2. Rakowski W.A.: Istota kinetycznego tarcia zewnętrznego oraz jego modelowanie i symulacja cyfrowa. Zeszyty Naukowe AGH, Mechanika Z. 19, Kraków 1989, s. 1–150.
• 3. Li X., Bhushan B.: Development of a nanoscale fatigue measurement technique and its application to ultrathin amorphous carbon coatings. Scripta Materialia, 47 (2002) 473–479.
• 4. Kot M., Rakowski W., Major Ł., Lackner J., Load-bearing capacity of coating-substrate systems obtained from spherical indentation, Materials and Design 46, 2013, 751–757.
• 5. Xiaodong Zhu et. al.: Repeated impact test for characterization of hard coatings. Surface and Coatings Technology 201 (2007), 5495–5497.
• 6. Bouzakis K.-D., Siganos A.: Fracture initiation mechanism of thin hard coatings during the impact test. Surface and Coatings Technology, 185 (2004), 150–159.
• 7. Bouzakis K.-D., Maliaris G., and Makrimallakis S.: Strain rate effect on the fatigue failure of thin PVD coatings: An investigation by a novel impact tester with adjustable repetitive force. International Journal of Fatigue 44 (2012) 89–97.
• 8. Lackner J. M.: Industrially-scaled large-area and high-rate tribological coating by Pulsed Laser Deposition. Surface and Coatings Technology, 2005, 200.5: 1439–1444.
• 9. Malzbender J., den Toonder J.M.J., Balkenende A.R., de With G.: Measuring mechanical properties of coatings: a methodology applied to nano-particle-filled sol–gel coatings on glass. Materials Science and Engineering: R: Reports 36(2) (2002), 47–103.