Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Characterisation of Micromechanical and Tribological Properties of Titanium Grade 2 after Cyclic Oxidation

Aniołek Krzysztof, Barylski Adrian

Tribologia

|

2023

|

nr 1

9--18

EN

This paper presents the characterisation of micromechanical and tribological properties of titanium Grade 2 before and after cyclic oxidation. The oxidation process was carried out at temperatures of 600°C, 650°C and 700°C in 4 and 12 cycles. Microscopic studies showed that oxide particle size increased with increasing oxidation temperature and the number of cycles. Titanium Grade 2 showed up to 3 times higher hardness after cyclic oxidation. The highest hardness (8.4 GPa) was obtained after 12 cycles of titanium oxidation at 650°C. Tribological tests were conducted in pairs with different materials (Al2O3, ZrO2, bearing steel 100Cr6). The presence of oxide layers obtained on the titanium surface resulted in a significant reduction in specific wear rate. Titanium Grade 2 showed the best resistance to sliding wear after cyclic oxidation at 600°C during sliding interaction with ZrO2 and 100Cr6 balls (unmeasurable wear under assumed test conditions). In the other test variants, the reduction in wear ranged from 37 to 96%.

PL

W pracy przedstawiono charakterystykę właściwości mikromechanicznych i tribologicznych tytanu Grade 2 przed i po utlenianiu cyklicznym. Proces utleniania realizowano w temperaturze 600°C, 650°C i 700°C w 4 i 12 cyklach. W badaniach mikroskopowych wykazano, że wielkość cząstek tlenków rosła wraz ze wzrostem temperatury utleniania oraz liczby cykli. Tytan Grade 2 po utlenianiu cyklicznym charakteryzował się na wet 3-krotnie wyższą twardością. Największą twardość (8.4 GPa) uzyskano po 12 cyklach utleniania tytanu w temperaturze 650°C. Testy tribologiczne realizowano w skojarzeniu z różnymi materiałami (Al2O3 , ZrO2 , stal łożyskowa 100Cr6). Obecność warstw tlenkowych otrzymanych na powierzchni tytanu spowodowała znaczną redukcję zużycia objętościowego. Najlepszą odpornością na zużycie ścierne tytan Grade 2 charakteryzował się po utlenianiu cyklicznym w temperaturze 600°C podczas współpracy ciernej z kulkami ZrO2 oraz 100Cr6 (zużycie niemierzalne w przyjętych warunkach badań). W pozostałych wariantach badań redukcja zużycia wynosiła od 37 do 96%.

2

Effect of Deep Cryogenic Treatment Time on Micromechanical and Tribological Properties of Magnesium Alloys WE43 and WE54

Barylski Adrian, Aniołek Krzysztof

Tribologia

|

2022

|

nr 4

7--16

EN

The paper presents the effect of deep cryogenic treatment time on micromechanical and tribological properties of magnesium alloys, WE43 and WE54. The alloys were subjected to deep cryogenic treatment at a liquid nitrogen temperature (-196°C) for 2 to 48h. Tribological tests were performed in a rotational and a reciprocating linear motion, and wear trace studies were performed by profilometric and microscopic measurements. The tests indicate that deep cryogenic treatment has a favourable effect on the micromechanical, mechanical and tribological parameters of the two investigated alloys. It has also been shown that sub-zero treatment time significantly impacts the cryogenic treatment result. Among other things, there was a nearly 10% increase in hardness, Young's modulus, and a 35% reduction in tribological volumetric wear resulting from the improvement in mechanical properties, as well as a 2-fold reduction in linear wear with an increase in sub-zero treatment time relative to the material in its as-delivered state. Deep cryogenic treatment with appropriately selected sub-zero treatment time allows for improving the service life of magnesium alloys with rare earth metals.

PL

W artykule przedstawiono wpływ czasu głębokiej obróbki kriogenicznej na właściwości mikromechaniczne oraz tribologiczne stopów magnezu WE43 i WE54. Stopy poddano głębokiej obróbce kriogenicznej w temperaturze ciekłego azotu (-196°C) w czasie od 2 do 48 h. Testy tribologiczne wykonano w ruchu obrotowym oraz w ruchu posuwisto-zwrotnym liniowym. Badania śladów zużycia wykonano za pomocą pomiarów profilografometrycznych oraz mikroskopowych. Przeprowadzone testy wskazują, że głęboka obróbka kriogeniczna wpływa korzystnie na parametry mikromechaniczne, mechaniczne i tribologiczne obu badanych stopów. Wykazano również, że istotne znaczenie na efekt obróbki kriogenicznej ma czas wymrażania. Stwierdzono między innymi blisko 10% wzrost twardości modułu Younga oraz wynikające z poprawy właściwości mechanicznych – 35% ograniczenie zużycia tribologicznego objętościowego i 2-krotne obniżenie zużycia liniowego wraz ze wzrostem czasu wymrażania w stosunku do materiału w stanie dostawy. Głęboka obróbka kriogeniczna o odpowiednio dobranym czasie wymrażania pozwala na poprawę trwałości eksploatacyjnej stopów magnezu z metalami ziem rzadkich.

3

Polylactide-based composite materials for 3D printing and medical applications - the effect of basalt and silicon dioxide addition

Pyza Maciej, Brzezińska Natalia, Kulińska Karolina, Gabor Jadwiga, Barylski Adrian, Aniołek Krzysztof, Garczyk-Mundała Żaneta, Adebesin Kayode, Swinarew Andrzej

Engineering of Biomaterials

|

2022

|

vol. 25, no. 166

29--39

EN

Polymers are compounds that play a key role in the development of many fields of science, including emergency medicine. Currently, there are increasing requirements for biomedical polymers in terms of producing lighter and more ecological equipment. To meet these requirements, a composite material was developed: polylactide (PLA) with the addition of modifiers - basalt and silicon dioxide (SiO2). PLA was chosen as a biodegradable polymer that naturally decomposes in the environment. This is very important, regarding a large number of single-use materials made of microplastics polluting the environment. The samples were made by additive 3D printing and then immersed in swimming pool water, chlorine solution, and distilled water. FTIR analysis showed the influence of the environment on the intensity and shift of PLA absorption bands. Microscopic analysis provided information on surface morphology, roughness, and potential defects. Tribological and micromechanical tests showed that the additions of basalt and silica to the PLA material influenced the morphological structure and the average area of the wear trace, volumetric wear, and average coefficient of friction. In the presence of chlorine solution, distilled water, and pool water under real conditions, the SiO2 addition made the PLA material more resistant to abrasion, as compared to the basalt addition. However, additives did not significantly affect the PLA material hardness, and the samples with basalt turned out to be more resistant to deformation.

4

Tribological Properties of Ti-6Al-7Nb Alloy after Isothermal Oxidation

Aniołek Krzysztof, Barylski Adrian, Osior Denis

Tribologia

|

2019

|

nr 3

5--12

EN

The paper presents the characterization of tribological properties of the Ti-6Al-7Nb alloy before and after isothermal oxidation in different friction couples. Microscopic observations have shown that uniform oxide layers were obtained, which evenly covered the entire surface of the investigated samples. It was found that oxide layers deposited on the Ti-6Al-7Nb alloy substrate contribute to a considerable improvement of the tribological properties. The best resistance to sliding wear was shown by the layer obtained at a temperature of 600°C. It was also shown that presence of oxide layers on the surface of the Ti-6Al-7Nb alloy leads to an increase in the friction coefficient. The highest increase in the value of the friction coefficient was observed for a surface oxidized at 650°C during interaction with an Al2O3 ball. SEM observations of traces of the tribological interaction showed the presence of numerous scratches and fine wear products on the friction surface. For the non-oxidized condition, after interaction with a ball made of bearing steel 100Cr6, the presence was found of alternating, morphologically varied areas which had formed as a result of corrugation wear. Tests have shown that isothermal oxidation eliminates this disadvantageous phenomenon.

PL

W pracy przedstawiono charakterystykę właściwości tribologicznych stopu Ti-6Al-7Nb przed oraz po utlenianiu izotermicznym w różnych skojarzeniach ciernych. Obserwacje mikroskopowe wykazały, że otrzymano jednolite warstwy tlenkowe, które równomiernie pokrywały całą powierzchnię badanych próbek. Stwierdzono, że warstwy tlenkowe otrzymane na podłożu stopu Ti-6Al-7Nb prowadzą do znacznej poprawy właściwości tribologicznych. Najlepszą odpornością na zużycie ścierne cechowała się warstwa tlenkowa otrzymana w temperaturze 650°C. Wykazano ponadto, że obecność warstw tlenkowych na powierzchni stopu Ti-6Al-7Nb prowadzi do wzrostu współczynnika tarcia. Największy wzrost współczynnika tarcia zaobserwowano dla powierzchni utlenionej w temperaturze 650°C podczas współpracy z kulką Al2O3. Obserwacje SEM śladów współpracy tribologicznej wykazały na powierzchni tarcia obecność licznych rys oraz drobne produkty zużycia. Dla stanu nieutlenionego po współpracy z kulką ze stali łożyskowej 100Cr6 stwierdzono obecność naprzemianległych różnych morfologicznie obszarów powstałych w wyniku zużycia falistego. Wykazano, że utlenianie izotermiczne eliminuje to niekorzystne zjawisko.

5

Sclerometric and Tribological Properties of Polytetrafluoroethylene with 40% Bronze Content Formed by Electron Beam Irradiation

Barylski Adrian, Aniołek Krzysztof, Kaptacz Sławomir

Tribologia

|

2019

|

nr 3

13--17

EN

The paper focuses on the improvement of sclerometric and tribological properties of polytetrafluoroethylene (PTFE) with 40% bronze content implied by irradiation with an electron beam of 10 MeV and a power of 10 kW, in a dose of 26–156 kGy. The results of the study confirm that radiation modification of the PTFE-bronze composite causes structural changes induced by breaking of bonds in long PTFE chains and the branching of the polymer structure. As a result, an increase in such properties as the wear resistance ratio, Wβ, is observed. In addition, sclerometric tests have shown that, with an increase of the absorbed radiation dose, the groove-to-elevation area ratio changes during scratching, which indicates a change in the micromechanism of wear, i.e. the material undergoes ploughing. From the operating point of view, the most important were tribological tests, which were carried out on a pin-on-disc test stand (T-01). The tests showed a nearly fourfold reduction in wear at a load of 20 N and more than a threefold reduction at 40 N. Controlled radiation modification leads to improved properties of the PTFE-bronze composite, which may result in a wider range of its applications.

PL

W pracy skoncentrowano uwagę na poprawie właściwości sklerometrycznych i tribologicznych politetrafluoroetylenu z 40% zawartością brązu implikowanych przez napromieniowanie strumieniem elektronów o energii wiązki 10 MeV i mocy 10 kW oraz dawce 26–156 kGy. Wyniki badań potwierdzają, że modyfikacja radiacyjna, jakiej poddany został kompozyt PTFE–brąz, powoduje zmiany strukturalne wywołane zrywaniem wiązań w długich łańcuchach PTFE oraz rozgałęzianiem się struktury polimeru. W konsekwencji obserwuje się wzrost takich właściwości jak wskaźnik odporności na zużycie Wβ. Badania sklerometryczne wykazały ponadto, że wraz ze wzrostem pochłoniętej dawki promieniowania zmienia się stosunek powierzchni wyżłobienia i wypiętrzenia podczas zarysowania, co świadczy o zmianie mikromechanizmu zużycia – materiał ulega bruzdowaniu. Z punktu widzenia eksploatacyjnego najważniejsze było przeprowadzenie badań tribologicznych, które wykonano na stanowisku trzpień–tarcza (T-01). Badania wykazały blisko 4-krotne ograniczenie zużycia przy zastosowaniu obciążenia 20 N oraz ponad 3-krotne przy zwiększeniu obciążenia do 40 N. Kontrolowana modyfikacja radiacyjna prowadzi do poprawy właściwości kompozytu PTFE–brąz, co może prowadzić do poszerzenia spektrum jego zastosowań.