Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

Znaleziono wyników: 3

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Effect of zirconium doping on the mechanical properties of W1−x Zr x B2 on the basis of first‑principles calculations and magnetron sputtered films

Maździarz Marcin, Psiuk Rafał, Krawczyńska Agnieszka, Lewandowska Malgorzata, Mościcki Tomasz

Archives of Civil and Mechanical Engineering

2022

Vol. 22, no. 4

art. no. e193, 2022

Potentially superhard polymorphs, hP6-P6/mmc-WB and hP3-P6/mmm-WB, were thoroughly analyzed with zirconium doping in the range of x=0-25%, within the framework of the first-principles density functional theory, from both a structural and a mechanical point of view. The obtained results were subsequently compared with the properties of material deposited by the magnetron sputtering method. All predicted structures are mechanically and thermodynamically stable. Theoretical calculations suggest a decrease in hardness and fracture toughness of the hP6 phase with zirconium doping but no such effect on the hP3 phase. It was observed that an additional defect in the analyzed structure significantly weakens the hP6 phase but strengthens the hP3 phase. The deposited films are characterized by greater hardness but lower fracture toughness. The results of experiments show that not only is solid solution hardening responsible for strengthening the predicted new material but also the change in microstructure, the Hall–Petch effect and vacancies.

Zirconium alloyed tungsten borides synthesized by spark plasma sintering

Grabiec Dariusz, Wiśniewska Maria, Psiuk Rafał, Denis Piotr, Levintant-Zayonts Neonila, Leshchynsky Volf, Rubach Rafał, Mościcki Tomasz

Archives of Civil and Mechanical Engineering

2021

Vol. 21, no. 1

617--631

Tungsten borides (WBx; x = 2.5 or 4.5) with an increasing substitution of tungsten by zirconium from 0 to 24 at.% were synthesized by spark plasma sintering (SPS) for the first time. The influence of the holding time (2.5–30 min) on the densification behavior, microstructure evolution and development of the properties of W–Zr–B compounds were studied. The samples were characterized using scanning electron microscopy (SEM) for microstructure analysis, X-ray diffraction (XRD) for phase identification, Vickers micro-indentation for microhardness measurements, tribological tests to determine the coefficient of friction and specific wear rate, as well as measurements of electrical conductivity. The XRD results confirm the presence of the WB4 phase in the microstructure, despite the high sintering temperature (1800 °C) and small overstoichiometric excess of boron (4.5) addition in the sintered samples. This is caused by the high heating rate (400 °C/min), short holding time (2.5 min) and addition of zirconium. The Vickers hardness (HV) values measured at 1 N are 24.8 ± 2.0 and 26.6 ± 1.8 GPa for 24 at.% zirconium in WB2.5 and for 0 at.% zirconium in WB4.5, respectively. In addition, the hardest sample (W0.76Zr0.24B2.5) showed electrical conductivity up to 3.961·106 S/m, which is similar to WC–Co cemented carbides. The friction and wear test results reveal the formation of a boron-based film which seems to play the role of a solid lubricant.

Supertwarde warstwy W-B i W-Ti-B osadzane z tarcz spiekanych metodą SPS

Psiuk Rafał, Słomińska Hanna, Hoffman Jacek, Mościcki Tomasz

Obróbka Plastyczna Metali

2019

T. 30, nr 2

107--120

Z rosnącym zapotrzebowaniem na niezawodne, a jednocześnie zapewniające dużą wydajność, narzędzia do skrawania i obróbki plastycznej, coraz większego znaczenia nabiera rozszerzająca się grupa supertwardych ceramik przewodzących prąd. Mate-riały te dobrze rokują w związku z rozwiązaniem problemów tradycyjnych materiałów narzędziowych, których niedoskonałości obejmują wysoką cenę (azotek krzemu, azotek boru), niezdolność do cięcia stopów żelaza w wyniku reakcji chemicznych (diament), niestabilność w obecności wilgoci (azotek boru) i względnie małą twardość (węglik wolframu). Również rosnący popyt na powłoki ochronne o wysokiej twardości, o dob-rych właściwościach sprężystych i stabilności termicznej powoduje, że badania nad nowymi systemami materiałowymi prowadzone są coraz intensywniej. Pomimo że azotki metali przejściowych są już z powodzeniem stosowane do różnych zadań w prze-myśle samochodowym i lotniczym, poszukiwanie ulepszonych materiałów jest tematem wciąż aktualnym. W pracy przedstawiono badania nad osadzaniem cienkich powłok z nowych supertwardych materiałów (SHM), którymi są borki wolframu. Dodatkowo zbadano wpływ domieszkowania tych materiałów tytanem. Warstwy osadzane były metodą ablacji laserowej PLD. Tarcze do osadzania zsyntetyzowane zostały metodą spiekania plazmowego SPS proszków boru i wolframu o stosunku atomów 4,5 do 1. Osadzane z użyciem lasera warstwy mają skład stechiometryczny podobny do użytych tarcz. W warstwach tych dominuje faza WB3. Badania przeprowadzone z użyciem SEM, XRD i nanoindentacji wykazały, że skład fazowy tarcz jest odwzorowany w war-stwach osadzonych laserem. Wszystkie uzyskane warstwy są bardzo twarde i stabilne termicznie. Warstwy osadzane laserem odznaczają się dużą chropowatością. Domiesz-kowanie tytanem zwiększa ilość fazy WB3 w spiekanych tarczach i osadzanych war-stwach oraz zmniejsza ilość i wielkość naniesionych na powierzchnię cząstek.

With increasing demand for high-performance and long-lasting cutting and forming tools, the members of this expanding class of superhard metals hold promise to address the shortcomings of traditional tool materials. Those shortcoming include their high cost (silicon nitride, cubic boron nitride, and diamond), their inability to cut ferrous metals due to chemical reactions (diamond), instability in the presence of humidity (cubic boron nitride) and relatively low hardness (tungsten carbide). Also the increasing industrial demand for protective coatings with high hardness, good elastic properties and thermal stability calls for the investigation of new material systems. Although transition metal (TM) nitrides are successfully applied for different tasks in automotive or aero-space industries, the search for improved materials is an ongoing topic, being far from its end. In this work the study on deposition of thin films made of new super-hard materials (SHM) such as tungsten boride are presented. Additionally, the influence of doping by titanium of those materials is investigated. Investigated films were deposited by the pul-sed laser deposition method. The used targets were synthetized by SPS method. The powders of boron and tungsten in 4.5 to 1 molar faction were used. The films deposited by PLD method have stoichiometric composition such as used targets. The WB2 and WB3 phase are dominant. Research carried out using SEM, XRD and nanoindentation test showed that the phase composition of the targets is more important in the case of laser deposition than magnetron. All obtained layers are very hard and thermally stable. In the case of magnetron sputtering, smooth layers were obtained while the layers depo-sited by the laser have a very high roughness. Titanium doping increases the amount of WB3 phase in the sintered discs, while it has no significant effect on the properties of the deposited layers.