Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

MoS2/WS2/FineLPN Composite Layers – a New Approach to Low Frictional Coatings for Piston Rings

Kula Piotr, Pietrasik Robert, Pawęta Sylwester, Komorowski Jarosław

Tribologia

|

2022

|

nr 3

49--58

EN

In the search for alternative processes of technologically difficult and environmentally dangerous galvanic chromium coatings on cast iron piston rings, composite coatings of low-friction nanoparticles MoS2, WS2and/or rGO embedded in a hard matrix of iron nitrides have been investigated. Laboratory tribological and operational tests on a real aircraft engine have been carried out to select the optimal technological parameters and microstructures of low frictional layers. A dry friction coefficient of 0.13 has been obtained for the best of the processes, i.e., four times lower than for raw reference samples (0.55). According to that technological option, the low-friction layers were produced for a set of rings for three cylinders of a Boxer aircraft engine and tested comparatively in an operational test with the rings in the other three cylinders. The experimental engine has passed the operational test obtaining the assumed power performance, fuel consumption and admission criteria of exhaust purity and oil purity.

PL

W poszukiwaniu alternatywnych procesów dla trudnych technologicznie i niebezpiecznych dla środowiska galwanicznych powłok chromowych na żeliwnych pierścieniach tłokowych badano powłoki kompozytowe z niskotarciowych nanocząstek MoS2, WS2 i/lub rGO osadzonych w twardej osnowie z azotków żelaza. Przeprowadzono laboratoryjne badania tribologiczne oraz próby eksploatacyjne na rzeczywistym silniku lotniczym w celu doboru optymalnych parametrów technologicznych i mikrostruktur warstw o niskim współczynniku tarcia. Dla najlepszego z procesów uzyskano współczynnik tarcia suchego na poziomie 0,13, czyli czterokrotnie niższy niż dla surowych próbek referencyjnych (0,55). Zgodnie z tą opcją technologiczną wytworzono warstwy o niskim współczynniku tarcia dla zespołu pierścieni do trzech cylindrów silnika lotniczego Boxer i przetestowano je porównawczo w próbie eksploatacyjnej z pierścieniami chromowanymi w pozostałych trzech cylindrach, uzyskując założone parametry mocy, zużycie paliwa oraz kryteria dopuszczenia czystości spalin i oleju.

2

The Effect of MeC Nanoparticles on the Micromechanical and Tribological Properties of Carbon Composite Coatings

Zimowski S., Kot M., Moskalewicz T.

Tribologia

|

2018

|

nr 4

157--163

EN

Nanocomposite carbon coatings composed of a nanocrystalline phase and an amorphous carbon matrix (a-C or a-C:H) are an important group of coatings for tribological applications, especially if low friction is desired. Strong adhesion between the coating and the substrate as well as the ability to carry load are particularly important in ensuring the durability of the system. In this paper, the impact of a reinforcing phase in the form of hard carbides of chromium, titanium and tungsten (MeC) on the micromechanical and tribological properties of MeC/a-C coatings were analysed. The microhardness and modulus of elasticity using the indentation method and adhesion of these coatings to the substrate in scratch tests were determined. On the basis of tribological tests, the friction coefficient and wear rate of the coatings were determined during nonlubricated sliding contact with an alumina ball. The tested nanocomposite coatings showed very good sliding properties and wear resistance. The nc-WC/a-C and nc-TiC/a-C coatings exhibit the smallest coefficient of friction (below 0.1) and the highest wear resistance. The presence of nanocrystalline carbides in the amorphous carbon matrix limits the propagation of cracks in the coatings and allows the higher load carrying capacity.

PL

Nanokompozytowe powłoki węglowe złożone z nanokrystalicznej fazy i amorficznej osnowy węglowej (a-C lub a-C:H) stanowią ważną grupę powłok do zastosowań tribologicznych, zwłaszcza jeżeli pożądane jest niskie tarcie. Silna adhezja pomiędzy powłoką i podłożem oraz zdolność do przenoszenia obciążeń stykowych są szczególnie ważne w zapewnieniu trwałości systemu. W pracy dokonano analizy wpływu fazy wzmacniającej w postaci twardych węglików chromu, tytanu i wolframu (MeC) na właściwości mikromechaniczne i tribologiczne powłok MeC/a-C. Wyznaczono mikrotwardość i moduł sprężystości tych powłok metodą indentacyjną oraz ich adhezję do podłoża w teście zarysowania. Na podstawie badań tribologicznych w niesmarowanym styku ślizgowym typu kula/tarcza wyznaczono współczynnik tarcia oraz wskaźnik zużycia objętościowego powłok. Badane powłoki nanokompozytowe wykazały bardzo dobre właściwości ślizgowe oraz odporność na zużycie. Powłoki nc-WC/a-C i nc-TiC/a-C mają najmniejszy współczynnik tarcia poniżej wartości 0,1 i największą odporność na zużycie. Obecność w amorficznej osnowie węglowej nanokrystalicznych węglików ogranicza pękanie tych powłok i umożliwia przenoszenie większych obciążeń.

3

Experimental investigation of a high temperature resistant and low friction fracturing fluid

Xiao B., Zhang S., Zhang J., Hou T., Guo T.

Physicochemical Problems of Mineral Processing

|

2015

|

Vol. 51, iss. 1

37--47

EN

The performance of a hydraulic fracturing fluid (HFF) system directly determines the efficiency of stimulation. Since the targeted formations of most oil fields in China are characterized by large depth (~5000 m), high temperature (160 to 180 °C) and tight lithology, newer and suitable HFFs have to be developed. Based on a newly synthetized organo-boron/-zirconium cross-linking agent (Gh-g), a composite temperature stabilizer (WJ-6) and other optimized additives via indoor evaluation, this study introduced a novel HFF, which is thermally stable at high temperature (HT) up to 180 °C and exerted low friction pressures. The performance of HFF was evaluated in the laboratory. The experimental results showed that the HFF system performed well at HTs. It maintained a viscosity of 100 mPa•s or more after 90 min of shearing (170 s−1) at 180 °C. Furthermore, the system exhibited delayed cross-linking. It took 120 s for the cross-linking reaction to complete; therefore, the tube friction was reduced to a large extent. Another characteristic feature of the formulated HFF system was the low friction pressures, where the drag reduction percentage was in the range from 35% to 70%. Moreover, only minor damage was caused by the fluid to the formation core samples. The average core permeability damage was 19.6%. All these qualities ensure that this fluid system is in full compliance with the requirements of the fracturing treatment.

4

Niskotarciowe i odporne na zużycie nanokompozytowe powłoki typu nc-CrC/a-C oraz nc-CrC/a-C:H

Makówka M., Moskalewicz T., Włodarczyk K., Wendler B.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 4

1091-1095

PL

Powłoki typu nc-CrC/a-C oraz nc-CrC/a-C:H są osadzane metodą rozpylania magnetronowego, w której osadzanie par substratów z rozpylonych czystych tarcz chromowej oraz grafitowych odbywa się w atmosferze Ar lub Ar+H2, odpowiednio. Nanokompozyty mają strukturę nanokrystaliczno-amorficzną i składają się z nanokrystalitów węglika chromu w amorficznej osnowie węglowej, w której występują zarówno obszary o hybrydyzacji sp2 i sp3. Powłoki te osadzane są na powierzchni hartowanej oraz odpuszczanej stali szybkotnącej Vanadis23, utwardzanym dyfuzyjnie stopie tytanu Ti6Al4V oraz podłożach krzemowych typu Si(p). W artykule scharakteryzowano ich skład chemiczny, mikro- i nanostrukturę, właściwości mechaniczne i tribologiczne, a także morfologię i topografię powierzchni. Zbadano także wpływ parametrów procesów osadzania na właściwości powłok.

EN

Nanocomposite nc-CrC/a-C and nc-CrC/a-C:H coatings were deposited using magnetron sputtering of pure chromium target and graphite ones in Ar or Ar+H2 atmosphere, respectively. Coatings have nanocrystaline-amorphous structure and consist of nanocrystalites of chromium carbide in amorphous carbon matrix in which are areas of sp3 and sp2 hybridization. Coatings were deposited onto quenched and tempered Vanadis 23 HSS steel, diffusion hardened Ti6Al4V alloy and pure Si(p) wafers. In this article the chemical compound, mikro- and nanostructure, mechanical and tribological properties, morphology and topography were characterized. The influence of process parameters on coatings' properties was also investigated.

5

Low friction and wear resistant nanocomposite nc-MeC/a-C and nc-MeC/a-C:H coatings

Włodarczyk K., Makówka M., Nolbrzak P., Wendler B.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2009

|

Vol. 37, nr 2

354-360

EN

Purpose: Elaboration of nanocomposite, low friction and wear resistant coatings in order to increase the life-time and reliability of friction couples especially in aviation industry, car industry and of cutting tools. These coatings consist of nanocrystallites of chromium or titanium carbides built into amorphous carbon matrix. Design/methodology/approach: Coatings type nc-MeC/a-C and nc-MeC/a-C:H (where Me means Cr or Ti transition metal) are deposited by a PVD method based on magnetron sputtering of pure Ti or Cr and pure graphite targets in the atmosphere of Ar or Ar+H2, respectively. The coatings are deposited onto the surface of quenched and tempered HSS steel Vanadis23 and diffusion hardened titanium alloy Ti6Al4V. Findings: Depending on deposition parameters, like the power ratio of transition metal to carbon targets or the substrate bias, it is possible to obtain different morphological and tribological properties of coatings. These latter are very important for designing friction couples in mechanical applications. Originality/value: The coatings are characterized of very low friction coefficient (0.06 for nc-TiC/a-C and 0.08 for nc-TiC/a-C:H and nc-CrC/a-C:H coatings).