Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Experimental evaluation of ceramic elements degradation during rolling contact fatigue testing

Cúttová M., Čerňan J., Semrád K.

Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów / Politechnika Warszawska

|

2018

|

z. 4/118

11--16

EN

Rolling contact fatigue testing of bearing materials produced by conventional metallurgy or powder metallurgy is a long-term process of research. This process requires a high number of samples made from investigated material. Also, a lot of rolling elements are used to form a contact pair in the test devices. Material spalling caused by the phenomenon of a contact fatigue manifests itself on the investigated material as well as on the rolling elements. Elements wear has often negative effect to the results of contact-fatigue tests and it brings many errors into the obtained results. For the lifetime extension of the rolling elements, the possibility of use available alternative materials based on the structural ceramics is investigated. The purpose of this article is to analyze some aspects that are related with the replacement of the classical chrome steel bearing balls by the ceramic balls made from Al2O3 ceramic material.

PL

Badanie trwałości materiałów łożyskowych, produkowanych przez konwencjonalną metalurgię lub metalurgię proszków, metodą kontaktu tocznego jest długotrwałym procesem badawczym. Proces ten wymaga dużej liczby próbek wykonanych z badanego materiału. Ponadto wiele elementów tocznych służy do utworzenia pary styków w urządzeniach testowych. Rozdrobnienie materiału spowodowane zjawiskiem zmęczenia kontaktowego przejawia się zarówno w badanym materiale, jak i elementach tocznych. Zużycie elementów ma często negatywny wpływ na wyniki testów zmęczenia kontaktowego i powoduje wiele błędów w uzyskanych wynikach. W celu wydłużenia żywotności elementów tocznych zbadano możliwość wykorzystania dostępnych materiałów alternatywnych w tym ceramiki konstrukcyjnej. Celem tego artykułu jest analiza niektórych aspektów, które są związane z zastąpieniem klasycznych stalowych kulek ze stali chromowej przez ceramiczne kulki wykonane z ceramicznego materiału Al2O3.

2

Właściwości powłok TiCN wytwarzanych techniką PVD

Madej M., Ozimina D., Kowalczyk J., Pawelec K.

Obróbka Metalu

|

2017

|

nr 4

9--13

EN

This paper discusses properties of TiCN coating. The coatings was deposited by PVD technique (physical vapour deposition) on high-speed tool steel (HS6-5-2C). The tribological tests were performed with an Anton Paar tribometer for a ball-on-disc configuration in the sliding contact. The surface texture of the discs was analyzed before and after the tribologial tests with a Talysurf CCI Lite optical measurement system. It was found that the specimens made of HS6-5-2C steel coated with TiCN were more resistant to wear and lower values of the coefficient of friction than the uncoated specimens.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań właściwości powłok węglikoazotku tytanu TiCN uzyskanych w procesie fizycznego osadzania z fazy gazowej (PVD) na stali narzędziowej HS6-5-2C. Badania tribologiczne wykonano na tribometrze Anton Paar pracującym w skojarzeniu kula-tarcza w ruchu ślizgowym. Analizę struktury geometrycznej powierzchni próbek przed i po testach tribologicznych wykonano profilometrem optycznym Talysurf CCI Lite. Badania wykazały, że powłoka dobrze spełnia swoje funkcje przeciwzużyciowe. Jej obecność wpłynęła na zmniejszenie oporów ruchu – podczas testów uzyskano mniejszy współczynnik tarcia niż dla podłoża bez pokrycia.

3

Characteristics of TiCN coating deposited by cathodic arc evaporation

Lukaszkowicz K., Paradecka A., Kwaśny W., Potempa R.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2017

|

Vol. 84, nr 1

23--31

EN

Purpose: In this paper, we report the research results on the structure and mechanical and tribological properties of TiCN coating deposited by cathodic arc evaporation process on the X40CrMoV5-1 steel substrate. Design/methodology/approach: The morphology of the surface of the investigated coating was performed using a scanning electron microscope Zeiss Supra 35. Diffraction and thin film structure were tested with the use of the transmission electron microscopy. The cohesion and adhesion properties of the coating were made using the scratch test on the CSEM REVETEST device. The friction coefficient and wear rate of coating were determined in the ball-on-disc test. The whole study was complemented by X-ray crystallography. Findings: The TiCN coating demonstrated columnar structure as well as good adherence to the substrate - the critical load LC2 is 63 N. It was found that the structure of the investigated coating consisted of fine crystallites. Basing on the XRD pattern of the TiCN, the occurrence of fcc phase was observed in the coating, the texture direction <111> is perpendicular to the sample surface. In sliding dry friction conditions, the friction coefficient for the investigated element is set in the range between 0.32-0.37. The coatings demonstrated a high hardness (3000 HV). Practical implications: In order to evaluate with more detail the possibility of applying these surface layers in tools, further investigations should be concentrated on the determination of the thermal fatigue resistance of the coatings. The very good mechanical properties of the TiCN coatings make them suitable in industrial applications. Originality/value: The investigation results will provide useful information to applying the TiCN coatings for the improvement of mechanical properties of the hot work tool steels.

4

Zużycie oraz zachowania tribologiczne powłok Tin wytworzonych metodą PVD na podłożach ze stali HS6-5-2

Pancielejko M.

Inżynieria Materiałowa

|

2008

|

Vol. 29, nr 6

714-718

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań tribologicznych powłok węgloazotku tytanu oraz podłoży ze stali szybkotnącej HS6-5-2, na których powłoki były wytworzone. Powłoki TiCN wytworzono jedną z metod PVD - katodowym odparowaniem łukowym, w atmosferze gazów reaktywnych azotu i acetylenu, gdzie udział azotu określano współczynnikiem ?. Powłoki wykazywały mikrotwardość 20÷30 GPa oraz dobrą adhezję do podłoży 50÷70 N, scharakteryzowaną za pomocą siły krytycznej w metodzie rysy. Do testów zużycia zastosowano tribotester wg metody kulka-tarcza. Stosowano 4 rodzaje przeciwpróbek: ceramiczne Al2O3 i Si3N4, ze stali łożyskowej 100Cr6 oraz z żeliwa szarego EN-GJL-250. Zarejestrowano współczynnik tarcia suchego podczas testu oraz wyznaczono wskaźniki zużycia powłok Kw i przeciwpróbek Kk. Najwyższe wartości współczynnika tarcia zarejestrowano podczas testów zużycia podłoża ze stali szybkotnącej HS6-5-2 oraz dla powłok TiN. Podczas badania zużycia powłok TiCN, z małym udziałem azotu (? = 12,5%), zmierzono najniższe wartości wskaźników zużycia Kw i Kk, co miało związek z najniższymi wartościami współczynnika tarcia suchego. Stwierdzono, że ze wzrostem zawartości azotu w powłokach zwiększa się zużycie ścierne powłok i przeciwpróbek. Ślady wytarcia powłok i morfologię zużycia przeciwpróbek po badaniach zużycia obserwowano w elektronowym mikroskopie skaningowym. Dla zobrazowania charakteru i zasięgu zużycia powłok wykonano trójwymiarowe profilogramy 3D śladu wytarcia na profilografometrze skanującym. Badania składu chemicznego EDS, przeprowadzone w poprzek śladów tarcia, po testach zużycia, pozwoliły na analizę mechanizmów zużycia. Zużycie adhezyjne, związane z przemieszczaniem materiału w węźle tarcia, zachodziło pomiędzy próbkami z powłokami TiCN a przeciwpróbkami ze stali 100Cr6 i żeliwa EN-GJL-250. Wykazano, że oprócz zużycia ściernego i adhezyjnego zachodzi również utlenianie, świadczące o zużyciu chemicznym w strefie kontaktu tarciowego. Najintensywniejsze utlenianie zachodziło przy zastosowaniu przeciwpróbek ceramicznych Al2O3 i Si3N4.

EN

The article includes the results of tribological tests on titanium carbonitride films and substrates of HS6-5-2 high speed steel, on which the films were deposited. TiCN films being tested were deposited using one of PVD methods - Cathodic Arc Plasma Deposition under reactive gases nitrogen and acetylene, where the nitrogen fraction was determined using an ? coefficient. The coatings were marked by high microhardness 20÷30 GPa and good adhesion to substrates, determined by the scratch method, critical load was 50÷70 N. Wear tests were carried using a ball-on-disk tribotester on four types of counter-specimens: ceramic Al2O3 and Si3N4, bearing steel 100Cr6 and grey cast iron EN-GJL-250. The dry friction coefficient and wear rate coefficient of coatings Kw and counter-specimens Kk were determined. The highest values of friction coefficient were recorded during the wear tests on substrates of HS6-5-2 high speed steel and TiN films. While testing the wear of TiCN films (? = 12.5%), the lowest values of the wear rate coefficient Kw and the counter-specimen wear rate coefficient Kk were obtained, which was linked with the lowest values of a dry friction coefficient. It was found that the nitrogen content in films increases as the abrasive wear of films and counter-specimen was increasing. The coated specimens worn while testing were subject to linear analyses of chemical composition crosswise the worn groove profile by the EDS metod and observed using scanning electron microscope and 3D profilograph. Examinations of chemical composition (EDS) made across the worn groove profiles after wear tests allowed an analysis of wear mechanisms to be carried out. Significant adhesion wear, linked with dislocation of material, occurred In case of the counter-specimens of 100Cr6 steel and EN-GJL-250 cast-iron. The most intensive wear of ceramic counter-specimens related with oxidation was proceeding when Al2O3 and Si3N4, ceramic counter-specimens were applied.

5

Hybrid Pulsed Laser Deposition of Gradient TiN and TiCN coatings for biomedical applications

Major R.

Inżynieria Materiałowa

|

2007

|

Vol. 28, nr 3-4

666-671

EN

Hybryd PLD method was used for deposition high quality thin TiN and TiCN coatings. There was a new layer composition layout proposed by application buffer, starting coating. Sophisticated TEM investigation based on high resolution transmission electron microscopy was used to reveal structure dependence on specific atmosphere in the reactive chamber. New technique of the crystallographic orientation examination based on x-ray texture tomography was applied to estimate contribution of the atmosphere to crystal orientation. Using Dictyosteliwn discoideum as a model organism of specific and nonspecific adhesion, kinetics of shear flow-induced cell detachment was studied. For a given cell, detachment occurs for stress values caused by the applied hydrodynamic pressure above a threshold. Cells are removed from the substrate with an apparent the first-order rate constant that strongly depends on the stress. The threshold stress depends on cell size and physicochemical properties of the substrate, but it is not affected by depolymerization of the actin and tubulin cytoskeleton.

PL

Hybrydowa metoda ablacji laserowej została zastosowana w celu naniesienia wysokiej jakości powłok TiN i TiCN. Zaproponowano nową koncepcję powłok z rozwiniętą startowa warstwą buforową. Technikę wysokorozdzielczej transmisyjnej mikroskopii elektronowej zastosowano w celu oceny wpływu warunków prowadzenia procesu nanoszenia powłok na ich mikrostrukturę. Metodę tomografii tekstury bazującą na dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego z różnej objętości materiału zastosowano w celu określenia wpływu warunków procesu na orientację krystalograficzną. Przy użyciu komórek eucaryota Dictyosteliwn discoideum, jako modelowego organizmu przylegania specyficznego i niespecyficznego, została określona kinetyka przylegania, czyli wyznaczono krytyczne naprężenia ścinające na kontakcie materiał-organizm. Dla przedstawionego organizmu, przyleganie jest uzależnione od wywołanego naprężenia w odpowiednich warunkach ciśnienia hydrodynamicznego. W wyniku ścinających naprężeń, powyżej wartości krytycznej, komórki są usuwane. Wartość naprężeń zależy od wielkości komórki i właściwości fizykochemicznych podłoża.