Możliwości wykorzystania zjawiska anomalnego tarcia stopu aluminium 2017 o strukturze nanometrycznej

• Autorzy: Wiśniewska-Weinert H. , Leshchynsky V. , Borowski J. , Lewandowska M. , Wiśniewski T.

Warianty tytułu

EN

Anomalous friction behavior of 2017 nanostructured aluminium alloy and prospects of its utilization

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Materiały łożyskowe na bazie aluminium są szeroko stosowane w przemyśle samochodowym. Jedną ze szczególnych zalet tych materiałów jest oszczędność na masie przy użyciu stopów aluminiu m. Jednakże wpływ submikro- i nanostruktury na tribologiczne zachowanie tych materiałów nie jest szczegółowo zbadane. Wpływ normalnego obciążenia i prędkości poślizgu na tarciowe zachowanie nanostrukturalnego stopu aluminium na stali nie zostało jeszcze zbadane. Artykuł zawiera wyniki tribologicznego badania nanokrystalicznego stopu aluminium NC A2017. Możliwości stosowania tych materiałów, uzyskanych metodą wyciskania hydrostatycznego, w różnych zespołach ciernych, wyglądają bardzo obiecująco. Okazuje się, że stop aluminium 2017 o strukturze manometrycznej wykazuje niskie współczynniki tarcia przy niskich obciążeniach normalnych, Z drugiej strony, stop aluminium NC A2017 można z powodzeniem kształtować w temperaturze 200oC i wyższej. Odkształcenie plastyczne tego materiału powyżej 200oC powoduje zauważalny rozrost ziaren. Jednakże określone średnice ziaren są w zakresie submikronowym, nawet dla temperatury ściskania wynoszącej 300oC. Zachowanie tarciowe stopu aluminium NC 2017 charakteryzuje się trzykrotnym anomalnym spadkiem współczynnika tarcia do f=0,15 w porównaniu z f=0,45 dla gruboziarnistego stopu aluminium 2017. Odporność na zużycie stopu NC 2017 jest trzykrotnie większe w porównaniu z gruboziarnistym stopem 2017. Przypuszczalną przyczyną takiego zachowania są szczególne cechy nanostruktury i zawartość wydzieleni fazowych w stopie NC 2017.

EN

Aluminum-based bearing materials are widely used for automotive applications. One special advantage is the weight savings associated with using aluminum alloys. However, the effect of submicro- and nanostructure on the tribology behavior of these materials is not studied in detail. The effects of normal load and sliding velocity on the frictional behavior of nanostructured aluminum alloy against steel is not studied yet. The paper contains the results of tribology examination of nanocrystalline (NC) aluminum alloy NC A2017. The possibilities of use of these materials obtained by the method of hydrostatic extrusion, in various friction units look very promising. It is found the 2017 aluminum alloy with nanometric structure exhibits low friction coefficients at low normal loads. From other side the NCA2017 aluminum alloy can be successfully formed 200oC and above. Plastic deformation of the material above 200oC causes noticeable grain growth. However, the determined average grain diameters are in the submicron range, even for compression temperature of 300oC. The friction behavior of NC 2017 Al alloy is characterized by three times anomalous fall of friction coefficient up to f=0.15 as compared with f=0.45 for coarse grained 2017 Al alloy. The wear rate of NC 2017 Al alloy is diminished by three times as compared to that of coarse grained 2017 Al alloy. The possible reason of such a behavior is the specific features of nanostructure and precipitates of NC 2017 Al alloy.

Słowa kluczowe

PL

tarcie; stop aluminium; stop nanostrukturalny; odkształcenie plastyczne

EN

friction; aluminum alloy; nanostructural alloy; plastic deformation

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Obróbki Plastycznej
• Czasopismo: Obróbka Plastyczna Metali
• Rocznik: 2015
• Tom: T. 26, nr 4
• Strony: 271--282
• Opis fizyczny: Bibliogr., 9 poz., wykr.

Twórcy

autor

Wiśniewska-Weinert H.

• Instytut Obróbki Plastycznej, ul. Jana Pawła II 14, 61-139 Poznań, Poland

autor

Leshchynsky V.

• Instytut Obróbki Plastycznej, ul. Jana Pawła II 14, 61-139 Poznań, Poland

autor

Borowski J.

• Instytut Obróbki Plastycznej, ul. Jana Pawła II 14, 61-139 Poznań, Poland

autor

Lewandowska M.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej, ul. Wołoska 141, 02-507 Warszawa, Poland

autor

Wiśniewski T.

• Instytut Obróbki Plastycznej, ul. Jana Pawła II 14, 61-139 Poznań, Poland

Bibliografia

• [1] Lepper, K., James, M., Chashechkina, J., Rigney, D.A. 1997. “Sliding behavior of selected aluminum alloys.” Wear 203–204: 4656.
• [2] Deuis, R.L., Subramanian, C., Yellup, J.M. 1997. “Dry sliding wear of aluminium composites – a review.” Composites Science and Technology 57: 415-435.
• [3] Ashrafi, H., Enayati, M.H., Emadi, R. 2015. “Tribological Properties of Nanostructured Al/Al12(Fe,V)3Si Alloys.” Acta Metall. Sin. (Engl. Lett.) 28 (1): 83–92.
• [4] Culliton, D., Betts, A.J., Kennedy, D. 2013. “Impact of intermetallic precipitates on the tribological and/or corrosion performance of cast aluminium alloys: a short review.” International Journal of Cast Metals Research 26 (2): 65–75.
• [5] Nuruzzaman, D.M., Chowdhury, M.A. 2013. „Friction Coefficient and Wear Rate of Copper and Aluminum Sliding against Mild Steel.” International Transaction Journal of Engineering, Management, & Applied Sciences & Technologies 4(1): 28-40.
• [6] Subramanya, Sarma V., Jian, W.W, Wang, J., Conrad, H., Zhu, Y.T. 2010. “Effect of rolling temperature on the evolution of defects and properties of an Al-Cu alloy.” J. Mat. Sci. 45: 4846–4850.
• [7] Roven, H.J., Liu, M., Werenskiold, J.C. 2008. “Dynamic precipitation during severe plastic deformation of an Al–Mg–Si aluminium alloy.”Mat. Sci. and Eng. A 483–484: 54–58.
• [8] Wiśniewska-Weinert, H., Leshchynsky, V., Borowski, J., Lewandowska, M., Kulczyk, M., Pachla W. 2012. „Deformation behavior of 2017 nanostructured aluminium alloy.” Inżynieria Materiałowa 33 (6): 530–534.
• [9] Rokhi, M.R., Zarei-Hanzaki, A., Roostaei, A.A., Abolhasani, A. 2011. “Constitutive base analysis of a 7075 aluminum alloy during hot compression testing.” Materials and Design 32: 4955–4960.