Właściwości tribologiczne kompozytów o heterofazowym zbrojeniu mieszaniną cząstek ceramicznych i węgla szklistego

• Autorzy: Myalski, J. , Wieczorek, J. , Dolata-Grosz, A. , Śleziona, J.

Warianty tytułu

EN

Tribological properties of heterophase composites with ceramic and amorphous carbon particles composition

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono wyniki badań właściwości tribologicznych (współczynnik tarcia, zużycie) par ciernych żeliwo-kompozyt. Badaniom poddano kompozyty homofazowe i heterofazowe zbrojone cząstkami SiC lub Al2O3 z dodatkiem węgla szklistego (tab. 1). Badania przeprowadzono, wykorzystując tester tribologiczny T-01, a partnerem tarcia dla kompozytów było żeliwo (rys. 1). Zastosowanie zbrojenia heterofazowego jest rozwiązaniem pozwalającym w znacznym stopniu rozszerzyć możliwości projektowania właściwości tribologicznych skojarzeń ciernych. Możliwe staje się bowiem dobieranie takich układów zbrojenia, dzięki którym przy zachowaniu wysokiej wartości, a także stabilizacji współczynnika tarcia (rys. rys. 3 i 4) można ograniczyć zużycie elementów pary ciernej (tab. 2), ma to miejsce w przypadku kompozytów zbrojonych cząstkami jednakowej wielkości z dodatkiem węgla szklistego A50Cs i 550Cs. Jest też możliwe zmniejszanie wartości współczynnika tarcia w zależności od potrzeb konstrukcyjnych. Efekt ten można osiągnąć poprzez zastosowanie do zbrojenia kompozytów mieszaniny cząstek o różnej średnicy (materiały zbrojone: Al2O3 25, 50,100 žm, SiC 25, 50, 100 žm) lub przez zastosowanie cząstek różnej średnicy i dodatkowo węgla szklistego (materiały zbrojone: Al2O3 25, 50, 100 žm+ Cs 100 žm, SiC 25, 50, 100 žm + Cs 100 žm). Przedstawione w artykule wyniki badań dowodzą, że dodatek węgla szklistego bez względu na rodzaj ceramicznego zbrojenia poprawia właściwości tribologiczne układu. Wpływa on na stabilizację wartości współczynnika tarcia w funkcji drogi tarcia i znacznie obniża zużycie współpracujących elementów.

EN

Aluminium-based metal matrix composites are well-known for their high specific strength, stiffness and hardness. They are gaining further importance as their potential for wear resistance becomes established. In general, for sliding against metal and abrasives, many studies have reported that composites exhibit better wear resistance than the unreinforced alloys. The subject of the article are heterophase composites (ceramic particles, class carbon type) and production and evaluation of their tribological properties. The reduction of the results of the hard reinforcement particles influence on the collaborative element is possible thanks to the application of heterophase reinforcement (composed of several kind of reinforcement particles) (Tab. 1). The solution presented in the article assumes the wear reduction in the dry sliding conditions through the application of the Al2O3 and glass carbon mixture and SiC and glass carbon mixture as the rełnforcement. For all samples sliding distance was 5000 m, load 35N and sliding velocity 0.5 m/s. Abrasion was carried out with the use of tribological tester T-01 pin-on-disc (Fig. 2). Composite materials for the investigation composed of AK12+30% (Al2O3) were produced with the use of the suspension method. Generated material was formed in the shape of sleeve with the application of centrifugal casting. It permitted to produce composite layer which structure was composed of glass carbon particles surrounded by smaller diameter Al2O3 or SiC particles (Fig. 1). The investigation of the frictional composite-cast iron couple association conducted in the dry sliding conditions proved that addition of 5% glass carbon reduces 30% of cast iron wear and 20% of the friction coefficient (Figs 3 and 4). Microscopic examination of the erosion trace showed that heterophase reinforcement reduces composite abrasive wear (Tab. 2). Conducted researches gave expected results and further investigation will focus on the optimization of the phase composition proportion.

Słowa kluczowe

PL

stop aluminium; cząstka ceramiczna; węgiel szklisty; właściwości tribologiczne

EN

aluminium alloy; ceramic particle; glass carbon; tribological properties

• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2005
• Tom: R. 5, nr 2
• Strony: 11-16
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Myalski, J.

• Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, ul. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice

autor

Wieczorek, J.

• Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, ul. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice

autor

Dolata-Grosz, A.

• Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, ul. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice

autor

Śleziona, J.

• Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, ul. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice

Bibliografia

• [1] Sobczak J., Perspektywy rozwoju metalowych kompozytów w przemyśle samochodowym, Przegląd Odlewnictwa 1999, 4.
• [2] Allison J.E., Cole G.S., Metal matrix composites in the auto-motive industry, Opportunities and Challenges, Journal of Metals 1993, Jan.
• [3] Jolly M.R., Opportunities for aluminium based fibre reinfoced MMC (FRMMc) in automotive castings, The Fundryman 1990, November.
• [4] Ames W., Alpas A.T., Wear mechanism in hybrid composites of graphite-20 pct SiC in A356 aluminium alloy (Al- 7pct Si 0,3 pct Mg), Metallurgical and Materials Transactions A 1995, 26A, 1, 85-98.
• [5] Deuis R.L., Subramanianian C., Yellup J.M., Abrasive wear of aluminium composites - a review, Wear 1996, 201, 132- -134.
• [6] Deuis R.L., Subramanianian C., Yellup J.M., Dry sliding wear of aluminium composites - a review, Composites Science and Technology 1997, 57, 415-435.
• [7] Posmyk A., Śleziona J., Dolata-Grosz A., Wieczorek J., Reibungs - und Schmierungsverthalten von Aluminium - legierungen mit einem verstärkten Oberflächenbereich, Technische Akademie Esslingen, 12th International Colloquium, January 11-13 2000, Tribology 2000 - Plus.
• [8] Wieczorek J., Dolata-Grosz A., Dyzia M., Śleziona J., Słu- żałek G., Tribological properties of AK12-metal matrix composites reinforced with ceramic particles, Junior Euromat 02, Lozanna, Szwajcaria, do wglądu na stronie internetowej: www.junior.euromat.fems.org.
• [9] Dolata-Grosz A., Śleziona J., Wieczorek J., Dyzia M., Structure and functional quality properties of composites sleeves obtaining by centrifugal casting, Acta Metallurgica Slovaca 2002, 8, 2, 283-288.
• [10] Wieczorek J., Właściwości trybologiczne warstw kompozytowych w odlewach z kompozytu AK12 - cząstki ceramiczne, Rozprawa doktorska, Katowice 2003.
• [11] Noguchi M., Present and future of composite materials for automotive application in Japan, Proceedings IX International Conference on Composite Materials, Woodhead Publishing Ltd, Madrid 1993, 1355-1362.
• [12] Alternate Materials Reduce Weight in Automobiles, Advanced Material & Processes, June 1993.
• [13] Ted Guo M.L., Tsao C.-Y.A., Tribological behavior of selflubricating aluminium /SiC/ graphite hybrid composites synthesized by the semi-solid powder-desiccations method, Composites Science and Technology 2000, 60.
• [14] Beffort O., Metal Matrix Composites (MMCs) from Space to Erth. www.empsthun.ch