Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Tribological Properties of Al2O3/ZrO2 Sintered Ceramics

100%

Wiązania G. , Kot M. , Wojteczko A. , Pędzich Z.

Tribologia

|

2019

|

tom nr 1

67--72

EN

The paper presents mechanical and tribological properties of Al2O3/ZrO2 composite sinters with different proportions of Al2O3 and ZrO2 phases. These materials are commonly used in dry friction contact due to relatively low manufacturing costs of even complex shapes of products and the possibility of working at elevated temperatures. The tests were carried out by the ball-on-disc method at temperatures of 20, 150, 300, and 500°C. A ball made of Al2O3 was used as a counterpart. The results were compared with the following sintered mono-phase materials: Al2O3 (alumina) and tetragonal yttria-stabilized ZrO2 polycrystallines (Y-TZP). The tests showed the significantly better properties of composite materials.

PL

W pracy przedstawiono właściwości mechaniczne i tribologiczne spieków kompozytowych Al2O3/ZrO2 o różnej proporcji faz Al2O3 i ZrO2. Są to materiały chętnie stosowane w węzłach tarcia suchego ze względu na relatywnie niskie koszty wytwarzania nawet skomplikowanych kształtów wyrobów i możliwość pracy w podwyższonych temperaturach. Testy przeprowadzono na stanowisku z węzłem tarcia ball-on-disc w temperaturach 20, 150, 300 i 500°C, jako przeciwpróbkę zastosowano kulkę wykonaną z Al2O3. Wyniki badań porównywano z wynikami badań spieków wytwarzanych z materiałów jednofazowych: α- Al2O3 (korund) i tetragonalnych polikryształów ZrO2 stabilizowanych tlenkiem itru (tzw. Y-TZP). Badania wykazały znacząco lepsze własności materiałów kompozytowych.

2

The Ability of Nanocomposite Carbon Coatings to Withstand Friction under Severe Conditions

100%

Kot M. , Wiązania G. , Moskalewicz T.

Tribologia

|

2019

|

tom nr 5

115--124

EN

The paper presents an analysis of the micromechanical properties of selected thin, hard anti-wear coatings of the type nc-TiN/a-C and nc-TiC/a-C, which were deposited by magnetron sputtering on a steel substrate. The load carrying capacity of the nanocomposite coatings was analysed in point contact with the use of indentation method, a scratch test, and friction test in contact with a ceramic ball. The hardness and modulus of elasticity of the coatings were determined by an instrumented indentation method using a Vickers indenter. The coating adhesion to the substrate was examined in a scratch test. Tribological tests in sliding contact with an Al2O3 ball were made at various loads to determine the limit load in which normal friction occurs. The results of tribological tests were compared with the resistance to plastic deformation index (H3/E2). It was found that the basic micromechanical parameters of coatings provide important information concerning durability and load carrying capacity. However, while predicting wear, it is also important to investigate the nature of the wear process during friction. The wear nature of the nc-TiN/a-C and nc-TiC/a-C coatings depends on the load value and the number of forced loads.

PL

W pracy przedstawiono analizę właściwości mikromechanicznych wybranych cienkich, twardych powłok przeciwzużyciowych typu nc-TiN/a-C oraz nc-TiC/a-C, które zostały osadzone metodą magnetronowego rozpylania na podłożu stalowym. Zdolność nanokopozytowych powłok do przenoszenia obciążeń analizowano w styku skoncentrowanym metodą indentacyjną poprzez testy zarysowania oraz testy tarciowe z ceramiczną kulą. Twardość i moduł sprężystości powłok określono instrumentalną metodą wciskania wgłębnika Vickersa, a adhezję powłok do podłoża zbadano w teście zarysowania. Testy tribologiczne w ślizgowym styku z kulą Al2O3 wykonano przy różnych obciążeniach w celu określenia granicznego obciążenia, w którym zachodzi tarcie normalne. Wyniki badań tribologicznych porównano ze wskaźnikiem odporności na plastyczną deformację (H3/E2). Stwierdzono, że podstawowe parametry mikromechaniczne powłok niosą ważną informację o trwałości i zdolności do przenoszenia obciążeń, jednak w prognozowaniu zużycia istotne jest również zbadanie charakteru zużycia podczas tarcia. Przebieg procesu zużywania powłok nc-TiN/a-Ci nc-TiC/a-C uzależniony jest od wielkości nacisku oraz liczby wymuszeń obciążeniowych.

3

The Effect of Residual Stress on the Load Bearing Capacity of PVD Coated Surfaces – Part 2

100%

Chronowska-Przywara K. , Kot M. , Szczęch M.

Tribologia

|

2019

|

tom nr 5

43--49

EN

The article presents the results of modelling tests of the coating-substrate systems subjected to a contact load using a spherical diamond indenter with a 20 μm tip radius. Systems with 1 to 5 μm thick CrN coatings deposited on X5CrNi18-10 austenitic steel substrate were analysed. Systems without residual stress as well as with introduced 2 and 5 GPa compressive residual stresses were analysed. The article presents the effect of coating thickness on substrate deformations at load range up to 1 and 3 N. The evolution of maximum radial stress in the substrate and the range of substrate plastic deformation for the assumed coating thicknesses were also analysed. Modelling results showed a strong relation between maximum critical force and relative coating thickness. The maximum radial stresses in the substrate in a case of systems with a thin 1 μm coating are much smaller than for thicker 5 μm coating, referring to the relative coating thickness. However, the analysis of substrate yielding showed that, for thin 1 and 2 μm coatings, substrates deform plastically at 0.01 and 0.03 N, respectively, while the 5 μm coating prevent plastic deformations up to load 0.32N.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań modelowania układów powłoka–podłoże poddanych obciążeniu działającego w styku skoncentrowanym przy użyciu diamentowego wgłębnika o promieniu zaokrąglenia 20 μm. Analizowano układy z powłokami CrN w zakresie od 1 do 5 μm nałożone na stal austenityczną X5CrNi18-10. Modelowano układy bez naprężeń własnych oraz układy z wprowadzonymi ściskającymi naprężeniami własnymi 2 i 5 GPa. W artykule przedstawiono ewolucje wpływu grubości powłok na deformacje podłoża w zakresie obciążenia do 1 i 3 N. Analizowano również przebieg maksymalnych naprężeń promieniowych w podłożu oraz zakres odkształceń plastycznych podłoża dla założonych grubości powłok i zakresu sił. Wyniki modelowania wykazały dużą zależność pomiędzy maksymalną siłą krytyczną, a względną grubością powłoki. Maksymalne naprężenia promieniowe w podłożu w układach z cienką powłoką 1 μm są znacznie mniejsze niż w przypadku układów z powłoką o grubości 5 μm, odnosząc wyniki do względnej grubości powłoki. Natomiast analiza odkształceń plastycznych podłoża badanych układów wykazała, że podłoże w układach z cienkimi powłokami 1 i 2 μm odkształcają się plastycznie już przy sile 0,01 i 0,03 N. Wzrost siły, przy której dochodzi do odkształceń plastycznych podłoża, widoczny jest w przypadku zmieniającej się grubości zastosowanej powłoki. I tak w przypadku układu z powłoką 5 μm pierwsze odkształcenia plastyczne zaczynają pojawiać się dopiero przy sile 0,32 N.

4

The Influence of the Multilayer Structure of Hard Coatings on their Resistance to Micro-Impact Fatigue Wear

100%

Krupa J. , Wiązania G. , Zimowski S. , Kot M.

Tribologia

|

2020

|

tom nr 2

37--45

PL

Pękanie zmęczeniowe cienkich twardych powłok przeciwzużyciowych występuje m.in. w styku tribologicznym ślizgowych węzłów tarcia, w warstwach wierzchnich pokryć narzędzi skrawających, a także w powierzchni elementów poddanych procesom erozyjnym. Zużycie zmęczeniowe powłok inicjowane jest na skutek cyklicznych interakcji z mikronierównościami przeciwelementu lub innymi elementami bądź cząstkami, które wielokrotnie uderzają w powierzchnie. Dobór odpowiednich powłok może zwiększyć trwałość elementów maszyn, które poddane są obciążeniu udarowemu o charakterze zmęczeniowym. W pracy przedstawiono wyniki badań odporności na mikroudarowe zużycie zmęczeniowe elementów pokrytych powłokami pojedynczymi TiN oraz DLC, a także wielowarstwowymi typu (Ti/TiN)×8. Testy zmęczeniowe przeprowadzono metodą mikroudarową poprzez cykliczne uderzanie w powierzchnię powłoki kulą ceramiczną. Eksperymenty wykonano przy zastosowaniu specjalnego stanowiska pomiarowego. Zbadano również występowanie korelacji pomiędzy trwałością zmęczeniową powłok i ich właściwościami mikromechnicznymi takimi jak moduł Younga oraz twardość, które wyznaczono statyczną metodą wciskania wgłębnika. Wyniki badań dowiodły, że wielowarstwowa powłoka (Ti/TiN)×8 wykazuje zużycie 1,4 razy mniejsze od próbki z powłoką TiN oraz blisko 1,2 od tej z powłoką DLC.

5

Ocena zabiegu utrwalania malowideł ściennych na podstawie badań właściwości mechanicznych warstw malarskich

88%

Białek-Kostecka D. , Forczek-Sajdak A. , Kaszowska Z. , Kot M. , Wojucki M.

Inżynieria Powierzchni

|

2019

|

tom nr 1

35--45

PL

Artykuł opisuje jeden z podstawowych zabiegów konserwatorskich, tj. utrwalanie malowideł ściennych, zwane również konsolidacją warstw malarskich. W polskiej praktyce konserwatorskiej zabieg wykonywany niemal rutynowo przy użyciu różnych środków klejących. Prawie trzy czwarte z przeanalizowanych przypadków dotyczy zastosowania żywic syntetycznych w postaci roztworów o niskich stężeniach lub dyspersji. Przeprowadzono badania mające na celu określenie ich wpływu na istotne właściwości mechaniczne warstwy malarskiej takie jak: twardość, moduł Younga, kohezja, adhezja do podłoża, a także ścieralność. Zastosowano nowoczesne techniki mikroindentacji instrumentalnej oraz tradycyjną metodę przecierania powłoki za pomocą strumienia materiału ściernego. Do badań wytypowano trzy techniki malarskie powszechne wśród zabytkowych malowideł ściennych w Polsce: wapienną, kazeiny wapiennej i klejową, a także pięć gotowych preparatów, najczęściej wykorzystywanych przez polskie środowisko konserwatorskie w 2 poł. XX w.

EN

The article describes one of the fundamental conservation procedures, i.e., fixation of wall paintings, also called consolidation of painting layers. In Polish conservation practice, the procedure is performed almost routinely using various adhesive agents. Nearly three-quarters of the analyzed cases concern the use of synthetic resins in the form of low-concentration solutions or dispersions. The study was carried out to determine their impact on the essential mechanical properties of the paint layer, such as: hardness, Young’s modulus, cohesion, adhesion to the substrate, as well as abrasion. Modern techniques of instrumental micro-indentation and the traditional method of rubbing the coating using a stream of abrasive material were applied. Three painting techniques common among historic wall paintings in Poland were selected for testing: lime, lime casein and animal glue, as well as five ready-made preparations most frequently used by Polish conservation environment in the second half of the 20th century.

6

Adaptive DLC coatings with different MoS2 content

88%

Osada P. , Kot M. , Zimowski S. , Wiązania G. , Lackner J.

Tribologia

|

2023

|

tom nr 4

43--51

EN

DLC coatings are widely used in engineering as they are resistant to abrasive wear. However, they exhibit an increased coefficient of friction at temperatures of around 300°C. Soft MoS2 coatings are known to maintain a low coefficient of friction at temperatures up to about 350°C, but suffer from relatively high abrasive wear. Publications from the last decade report a synergistic improvement in the tribological performance of a coating consisting of both these materials. The aim of this study was to investigate the wear resistance of coatings composed of different a-C and MoS2 contents applied by magnetron sputtering on steel. The results obtained in tribological tests conducted using the ball-and-disk method showed at least 20% better adhesion to the substrate of the two-component nanocomposite coating and its increased wear resistance from 15% to as much as 700%, compared to single-component coatings in tests conducted at 20°C and 250°C. The tests showed no deterioration of the two-component coating's coefficient value compared to DLC.

PL

Powłoki DLC znajdują szerokie zastosowanie w technice, ponieważ są odporne na zużycie ścierne. Jednak wykazują podwyższony współczynnik tarcia w temperaturach rzędu 300°C. Miękkie powłoki MoS2 są znane z utrzymywania niskiego współczynnika tarcia w temperaturach do około 350°C, jednak ulegają relatywnie dużemu zużyciu ściernemu. Publikacje z ostatniej dekady podają synergiczne polepszenie parametrów tribologicznych powłoki składającej się z obu tych materiałów. Celem pracy było badanie odporności na zużycie powłok złożonych z różnej zawartości a-C i MoS2 nanoszonych techniką rozpylania magnetronowego na stali. Wyniki uzyskane w testach tribologicznych prowadzonych metodą kula–tarcza wykazały co najmniej 20% lepszą przyczepność do podłoża dwuskładnikowej powłoki nanokompozytowej oraz jej zwiększoną trwałość na zużycie ścierne od 15% do nawet 700%, porównując z jednoskładnikowymi warstwami w badaniach prowadzonych w temperaturze 20°C i 250°C. Badania nie wykazały pogorszenia wartości współczynnika powłoki dwuskładnikowej w porównaniu do DLC.

7

An Analysis of Mechanical and Tribological Properties of Zr/Zr2N Multilayer Coatings

75%

Kot M. , Lackner J. , Major Ł. , Szczęch M. , Wiązania G. , Zimowski S.

Tribologia

|

2019

|

tom nr 4

15--22

EN

The paper presents the analysis of effect of the Zr to Zr2N layer thickness ratios of 1:1, 1:2, and 1:4 on the mechanical properties of Zr /Zr2N multilayer coatings. With the increase in the amount of the ceramic phase in the multilayer coating, an increase in hardness from 11 to 14.5 GPa and Young's modulus from 158 to 211 GPa was observed. This was accompanied by improved scratch resistance as critical load LC2 raises from 17 to over 30 N. A ratio increase from 1:1 to 1:2 caused a 3-fold improvement in the coating wear resistance, which was also accompanied by a change in the wear mechanism. However, there was no further improvement of this parameter with a ratio increase to 1:4. Microscopic analysis of wear tracks, using the TEM technique revealed that the Zr metal layers change the direction of crack propagation. This phenomenon results in the improved fracture resistance of multilayer coatings compared to single coatings. Such a mechanism was even observed for the 1:4 coating with the thinnest 58 nm Zr layers.

PL

W pracy przedstawiono analizę wpływu stosunku grubości warstw Zr i Zr2N 1:1, 1:2 i 1:4 na właściwości mechaniczne powłok wielowarstwowych Zr/Zr2N. Wraz ze wzrostem udziału fazy ceramicznej w powłoce wielowarstwowej obserwowano wzrost jej twardości z 11 do 14,5 GPa i modułu Younga ze 158 do 211 GPa. Towarzyszyła temu także poprawa odporności na zarysowanie, o czym świadczy wzrost wartości obciążenia krytycznego LC2 z 17 do ponad 30 N. Wzrost stosunku z 1:1 do 1:2 powodował 3-krotną poprawę odporności na zużycie powłoki, czemu towarzyszyła także zmiana mechanizmu zużywania. Natomiast nie następowała dalsza poprawa tej cechy przy wzroście stosunku do 1:4. Analizy mikroskopowe torów tarcia przy użyciu techniki TEM wykazały, że warstwy metali Zr powodują zmianę kierunku propagacji pęknięć, co przekłada się na poprawę odporności na pękanie powłok wielowarstwowych w stosunku do powłok pojedynczych. Mechanizm taki obserwowano nawet dla powłoki 1:4, dla której grubość warstwy Zr była najmniejsza i wynosiła 58 nm.