WPŁYW MATERIAŁU PARTNERA TARCIA NA TRIBOLOGICZNE WŁAŚCIWOŚCI KOMPOZYTÓW HETEROFAZOWYCH

Podobne dokumenty
ZUŻYCIE TRYBOLOGICZNE KOMPOZYTU NA OSNOWIE ZGARU STOPU AK132 UMACNIANEGO CZĄSTKAMI SiC

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE KOMPOZYTÓW O HETEROFAZOWYM ZBROJENIU MIESZANINĄ CZĄSTEK CERAMICZNYCH I WĘGLA SZKLISTEGO

KOMPOZYTY O OSNOWIE METALOWEJ ZAWIERAJĄCE CZĄSTKI WĘGLA SZKLISTEGO WYKORZYSTANE DO PRACY W WARUNKACH TARCIA

WPŁYW WIELKOŚCI I UDZIAŁU ZBROJENIA NA WŁAŚCIWOŚCI KOMPOZYTÓW AK12-WĘGIEL SZKLISTY

KRZEPNIĘCIE KOMPOZYTÓW HYBRYDOWYCH AlMg10/SiC+C gr

MODEL ZUŻYCIA TRIBOLOGICZNEGO ODLEWANYCH KOMPOZYTÓW STOP ALUMINIUM CZĄSTKI CERAMICZNE PRACUJĄCYCH W WARUNKACH TARCIA TECHNICZNIE SUCHEGO

KONSTRUKCYJNE MATERIAŁY KOMPOZYTOWE PRZEZNACZONE DO WYSOKOOBCIĄŻONYCH WĘZŁÓW TARCIA

WPŁYW DODATKU WĘGLA SZKLISTEGO NA CHARAKTERYSTYKI TRIBOLOGICZNE MATERIAŁÓW KOMPOZYTOWYCH Z OSNOWĄ METALICZNĄ

ZUŻYCIE I STRUKTURA POWIERZCHNI PO WSPÓŁPRACY W WARUNKACH TARCIA TECHNICZNIE SUCHEGO W KOMPOZYTACH AK12-CZĄSTKI CERAMICZNE

WPŁYW PROCESU TARCIA NA ZMIANĘ MIKROTWARDOŚCI WARSTWY WIERZCHNIEJ MATERIAŁÓW POLIMEROWYCH

WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE KOMPOZYTÓW AlSi13Cu2- WŁÓKNA WĘGLOWE WYTWARZANYCH METODĄ ODLEWANIA CIŚNIENIOWEGO

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE MATERIAŁÓW KOMPOZYTOWYCH ZAWIERAJĄCYCH WĘGIEL SZKLISTY

ROZSZERZALNOŚĆ CIEPLNA KOMPOZYTÓW NA OSNOWIE STOPU AlSi13Cu2 WYTWARZANYCH METODĄ SQUEEZE CASTING

ALUMINIOWE KOMPOZYTY Z HYBRYDOWYM UMOCNIENIEM FAZ MIĘDZYMETALICZNYCH I CERAMICZNYCH

STRUKTURA GEOMETRYCZNA POWIERZCHNI KOMPOZYTÓW ODLEWNICZYCH TYPU FeAl-Al 2 O 3 PO PRÓBACH TARCIA

III Konferencja: Motoryzacja-Przemysł-Nauka ; Ministerstwo Gospodarki, dn. 23 czerwiec 2014

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE KOMPOZYTÓW Z OSNOWĄ POLIMEROWĄ, ZAWIERAJĄCYCH WĘGIEL SZKLISTY

WPŁYW RODZAJU OSNOWY I GRAFITU NA WŁAŚCIWOŚCI TRYBOLOGICZNE ŻELIWA SZAREGO

LEJNOŚĆ KOMPOZYTÓW NA OSNOWIE STOPU AlMg10 Z CZĄSTKAMI SiC

ZUśYCIE ŚCIERNE KOMPOZYTÓW NA OSNOWIE STOPU CuPb30 ZBROJONYCH CZĄSTKAMI GRAFITU

ANALIZA PROCESU KRZEPNIĘCIA KOMPOZYTU HETEROFAZOWEGO

ZUŻYCIE I STRUKTURA POWIERZCHNI PO WSPÓŁPRACY W WARUNKACH TARCIA TECHNICZNIE SUCHEGO W KOMPOZYTACH AK12-CZĄSTKI CERAMICZNE

STRUKTURA STREFOWA KOMPOZYTÓW AK12-Al2O3 I AK12-SiC KSZTAŁTOWANA W PROCESIE ODLEWANIA ODŚRODKOWEGO

WYBRANE WŁAŚCIWOŚCI KOMPOZYTU ZAWIESINOWEGO AlSi11/CZĄSTKI 1H18N9T

Tribologiczne właściwości kompozytów zbrojonych mieszaniną cząstek ceramicznych i węgla szklistego

CHARAKTERYSTYKA KRZEPNIĘCIA KOMPOZYTÓW O OSNOWIE ALUMINIUM ZBROJONYCH CZĄSTKAMI CERAMICZNYMI

A. PATEJUK 1 Instytut Materiałoznawstwa i Mechaniki Technicznej WAT Warszawa ul. S. Kaliskiego 2, Warszawa

Własności mechaniczne kompozytów odlewanych na osnowie stopu Al-Si zbrojonych fazami międzymetalicznymi

WPŁYW WĘGLOWEJ STRUKTURY SZKIELETOWEJ NA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE KOMPOZYTÓW Z OSNOWĄ ALUMINIOWĄ

KRYSTALIZACJA KOMPOZYTÓW ALUMINIOWYCH

ZUŻYCIE TRIBOLOGICZNE POWŁOK KOMPOZYTOWYCH Ni-P-Al 2 O 3 WYTWORZONYCH METODĄ REDUKCJI CHEMICZNEJ

KRYSTALIZACJA, STRUKTURA ORAZ WŁAŚCIWOŚCI TECHNOLOGICZNE STOPÓW I KOMPOZYTÓW ALUMINIOWYCH

WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE I TRYBOLOGICZNE SILUMINU NADEUTEKTYCZNEGO PO OBRÓBCE CIEPLNEJ

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ ZAKŁAD METALOZNAWSTWA I ODLEWNICTWA

OCENA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH POWŁOK UZYSKANYCH DROGĄ METALIZACJI NATRYSKOWEJ

WPŁYW ODKSZTAŁCENIA WZGLĘDNEGO NA WSKAŹNIK ZMNIEJSZENIA CHROPOWATOŚCI I STOPIEŃ UMOCNIENIA WARSTWY POWIERZCHNIOWEJ PO OBRÓBCE NAGNIATANEM

KOMPOZYTY Ag CZĄSTKI CERAMICZNE OTRZYMYWANE TECHNOLOGIAMI CIEKŁOFAZOWYMI

ZASTOSOWANIE ZŁOŻONYCH TLENKÓW DO WYTWARZANIA DYSPERSYJNYCH FAZ ZBROJĄCYCH W STOPACH ALUMINIUM

WYTWARZANIE I KSZTAŁTOWANIE STRUKTURY KOMPOZYTOWYCH ODLEWÓW ALUMINIOWYCH O ZAŁOŻONYM ROZMIESZCZENIU ZBROJENIA

INSPECTION METHODS FOR QUALITY CONTROL OF FIBRE METAL LAMINATES IN AEROSPACE COMPONENTS

ZJAWISKA CIEPLNE PODCZAS TARCIA MATERIAŁÓW KOMPOZYTOWYCH

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE WARSTWY POWIERZCHNIOWEJ CRN W WARUNKACH TARCIA MIESZANEGO

ZASTOSOWANIE OCHŁADZALNIKA W CELU ROZDROBNIENIA STRUKTURY W ODLEWIE BIMETALICZNYM

ON INFLUENCE OF DIESEL OIL SORT ON FRICTION AND WEAR PROCESSES Tarkowski Piotr, Paluch Roman Katedra Pojazdów Samochodowych Politechnika Lubelska

BADANIE I ANALIZA METODĄ LOGIKI ROZMYTEJ PARAMETRÓW PROCESU MIESZANIA POD KĄTEM POPRAWY WŁASNOŚCI KOMPOZYTÓW OTRZYMANYCH Z PROSZKÓW

WYBRANE WŁASNOŚCI KOMPOZYTU ALUMINIUM-CZĄSTKI WĘGLIKA KRZEMU OTRZYMANEGO PRZEZ WYCISKANIE WYPRASEK Z PROSZKU

WPŁYW UKSZTAŁTOWANIA STRUKTURY GEOMETRYCZNEJ POWIERZCHNI STALI NA WSPÓŁCZYNNIK TARCIA STATYCZNEGO WSPÓŁPRACUJĄCYCH MATERIAŁÓW POLIMEROWYCH

Zużycie i struktura powierzchni aluminiowych kompozytów zbrojonych cząsteczkami SiC w warunkach tarcia technicznie suchego

ROLA PRZECIWPRÓBEK W PROCESIE ZUŻYWANIA WĘZŁÓW TARCIA Z KOMPOZYTAMI ALUMINIOWYMI

PRZECIWZUŻYCIOWE POWŁOKI CERAMICZNO-METALOWE NANOSZONE NA ELEMENT SILNIKÓW SPALINOWYCH

Rok akademicki: 2017/2018 Kod: NIM MM-s Punkty ECTS: 5. Kierunek: Inżynieria Materiałowa Specjalność: Materiałoznawstwo metali nieżelaznych

MODYFIKACJA SILUMINU AK20. F. ROMANKIEWICZ 1 Politechnika Zielonogórska,

MECHANIZM ZUŻYWANIA W SKOJARZENIU ŻELIWO SZARE KOMPOZYT ZBROJONY CZĄSTKAMI AL 2 O 3

WPŁYW WYBRANYCH SMAROWYCH PREPARATÓW EKSPLOATACYJNYCH NA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE MATERIAŁÓW POLIMEROWYCH PODCZAS TARCIA ZE STALĄ

POLIMEROWE MATERIAŁY ŚLIZGOWE DO PRACY W PODWYŻSZONEJ TEMPERATURZE

KRZEPNIĘCIE I SKURCZ LINIOWY KOMPOZYTU NA OSNOWIE STOPU AK12 ZBROJONEGO CZĄSTKAMI Al 2 O 3 I SiC

WPŁYW CHROPOWATOŚCI POWIERZCHNI MATERIAŁU NA GRUBOŚĆ POWŁOKI PO ALFINOWANIU

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH POLIAMIDU PA6 I MODARU

OKREŚLANIE WŁASNOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK20 NA PODSTAWIE METODY ATND

σ c wytrzymałość mechaniczna, tzn. krytyczna wartość naprężenia, zapoczątkowująca pękanie

BADANIE MATERIAŁÓW KOMPOZYTOWYCH NA OSNOWIE ALUMINIUM ZBROJONYCH CZĄSTKAMI SiO 2

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE ALUMINIUM OTRZYMANEGO NA DRODZE KONSOLIDACJI PLASTYCZNEJ PROSZKÓW

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

ROZKŁAD TWARDOŚCI I MIKROTWARDOŚCI OSNOWY ŻELIWA CHROMOWEGO ODPORNEGO NA ŚCIERANIE NA PRZEKROJU MODELOWEGO ODLEWU

ODPORNOŚĆ NA ZUŻYCIE CIERNE KOMPOZYTÓW WARSTWOWYCH NA BAZIE STOPÓW ŻELAZA

REJESTRACJA PROCESÓW KRYSTALIZACJI METODĄ ATD-AED I ICH ANALIZA METALOGRAFICZNA

WYSOKOTEMPERATUROWE WŁASNOŚCI TRIBOLOGICZNE STOPÓW Fe-Al

KRYSTALIZACJA KOMPOZYTÓW ALUMINIOWYCH ZBROJONYCH SiC

WIELOMIANOWE MODELE WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH STOPÓW ALUMINIUM

WŁAŚCIWOŚCI ODLEWNICZE ZAWIESIN KOMPOZYTOWYCH AlSi-SiC

MOŻLIWOŚCI WYKORZYSTANIA TECHNIK PRÓŻNIOWYCH DO PODNOSZENIA JAKOŚCI ZAWIESIN KOMPOZYTOWYCH

MIKROSTRUKTURA ODLEWNICZYCH STOPÓW MAGNEZU WZMACNIANYCH CZĄSTKAMI AL 2 O 3

ANALIZA ROZKŁADU NAPRĘŻEŃ/ODKSZTAŁCEŃ ZA POMOCĄ MES W SKOJARZENIU ŻELIWO KOMPOZYT W WARUNKACH SMAROWANIA OLEJEM

WPŁYW TEMPERATURY NA WARTOŚĆ WSPÓŁCZYNNIKA TARCIA SAMOCHODOWYCH HAMULCÓW CIERNYCH

MECHANIKA KOROZJI DWUFAZOWEGO STOPU TYTANU W ŚRODOWISKU HCl. CORROSION OF TWO PHASE TI ALLOY IN HCl ENVIRONMENT

ZAŁĄCZNIK 2 AUTOREFERAT w języku polskim dr inż. Anna Janina Dolata Politechnika Śląska Katowice, listopad 2016

MODYFIKACJA STOPU AK64

MATERIAŁY KOMPOZYTOWE

MODYFIKACJA SILUMINÓW AK7 i AK9. F. ROMANKIEWICZ 1 Uniwersytet Zielonogórski, ul. Podgórna 50, Zielona Góra

MATERIAŁY KOMPOZYTOWE II Composite Materials II. forma studiów: studia stacjonarne. Liczba godzin/tydzień: 2W, 2L PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

BADANIE WYPEŁNIANIA WNĘKI FORMY CIŚNIENIOWEJ SUSPENSJĄ KOMPOZYTOWĄ

WPŁYW ROZKŁADU GRAFITU W ŻELIWIE NA JEGO WSPÓŁPRACĘ Z KOMPOZYTEM NA OSNOWIE STOPU ALUMINIUM

WPŁYW OBRÓBKI TERMICZNEJ ZIEMNIAKÓW NA PRĘDKOŚĆ PROPAGACJI FAL ULTRADŹWIĘKOWYCH

OKREŚLENIE WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK132 NA PODSTAWIE METODY ATND.

WŁAŚCIWOŚCI KOMPOZYTÓW POLIMEROWYCH ZAWIERAJĄCYCH CZĄSTKI SREBRA

WPŁYW POSTACI MIEDZI W MATERIALE CIERNYM HAMULCÓW TARCZOWYCH NA WSPÓŁCZYNNIK TARCIA I ZUŻYCIE W BADANIACH STANOWISKOWYCH

ODPORNOŚĆ STALIWA NA ZUŻYCIE EROZYJNE CZĘŚĆ II. ANALIZA WYNIKÓW BADAŃ

ZASTOSOWANIE TESTERA T-05 DO BADAŃ ZUŻYCIA

WPŁYW DODATKU NA WŁASNOŚCI SMAROWE OLEJU BAZOWEGO SN-150

MODYFIKACJA TYTANEM, BOREM I FOSFOREM SILUMINU AK20

ANALIZA RUCHU CIEPŁA W MIKROOBSZARZE KOMPOZYTU ZBROJONEGO CZĄSTKAMI SiC

NOŚNOŚĆ POWIERZCHNI A RODZAJ JEJ OBRÓBKI

SZACOWANIE WŁASNOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK9 NA PODSTAWIE METODY ATND

KONSTRUKCJA HYBRYDOWYCH NARZĘDZI DO OBRÓBKI ELEMENTÓW OPTYCZNYCH. Grzegorz BUDZIK *, Sławomir SOŁTYS

Dionizy BIAŁO 1 Jan PEROŃCZYK 1 Jerzy DUSZCZYK 2 Waldemar WIŚNIEWSKI 3 WYBRANE WŁAŚCIWOŚCI KOMPOZYTÓW ALUMINIOWYCH PO WEDM 1.

ZUŻYCIE ŚCIERNE STOPU AK7 PO OBRÓBCE MODYFIKATOREM HOMOGENICZNYM

KOMPOZYTY Z METALICZNĄ OSNOWĄ I DYSPERSYJNYM WZMOCNIENIEM WYTWARZANE W POŁĄCZONYCH PROCESACH IN I EX SITU

WPYW STANU WARSTWY WIERZCHNIEJ NA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE ŻELIWA SFEROIDALNEGO FERRYTYCZNEGO PO NAGNIATANIU

KRZEPNIĘCIE SUSPENSJI KOMPOZYTOWEJ AlMg10+SiC PODCZAS WYPEŁNIANIA WNĘKI FORMY

WPŁYW RODZAJU CZĄSTEK W KOMPOZYTACH METALOWYCH NA ZUŻYCIE ŚCIERNE PRZECIWPOWIERZCHNI W PROCESACH TARCIA SUCHEGO

Transkrypt:

Kompozyty 8: 1 (28) 5-1 Jakub Wieczorek*, Józef Śleziona, Anna Dolata-Grosz, Jerzy Myalski Politechnika Śląska, Wydział InŜynierii Materiałowej i Metalurgii, Katedra Technologii Stopów Metali i Kompozytów, ul. Krasińskiego 8, 4-19 Katowice, Poland * Corresponding author. E-mail: jakub.wieczorek@polsl.pl Otrzymano (Received) 11.2.28 WPŁYW MATERIAŁU PARTNERA TARCIA NA TRIBOLOGICZNE WŁAŚCIWOŚCI KOMPOZYTÓW HETEROFAZOWYCH Przestawiono wyniki badań właściwości tribologicznych kompozytów z osnową aluminiową i ceramicznym zbrojeniem. Przedmiotem badań były kompozyty zbrojone cząstkami węglika krzemu (AK12/SiC) oraz mieszaniną cząstek SiC i węgla szklistego (AK12/SiC+C). W kompozytach heterofazowych cząstki węgla szklistego wykorzystano do modyfikacji właściwości ciernych. Badania przeprowadzono, wykorzystując tester tribologiczny T-1. Partnerem tarcia dla kompozytów były trzy rodzaje materiałów: Ŝeliwo sferoidalne, kompozyt Duralcan F3K.15S z cząstkami SiC oraz kompozyt Duralcan W6A.15A z cząstkami Al 2O 3. Wyniki badań współczynnika tarcia i zuŝycia pozwoliły ocenić, w jaki sposób dodatek węgla szklistego moŝe wpływać na zmianę charakterystyk tribologicznych. Stwierdzono, Ŝe zastąpienie części zbrojenia cząstkami węgla szklistego spowodowało obniŝenie zarówno współczynnika tarcia, jak i zuŝycia kompozytów heterofazowych oraz współpracujących z nimi materiałów. W pracy dokonano równieŝ oceny wpływu obecności cząstek węgla amorficznego na kształtowanie geometrii powierzchni roboczych. Uzyskane wyniki pozwoliły stwierdzić, Ŝe moŝliwe jest kształtowanie właściwości tribologicznych kompozytów poprzez zmianę rodzaju, wielkości zbrojenia oraz w wyniku zastosowania cząstek zbrojących o róŝnych charakterystykach fizykomechanicznych. Pozwala to w znacznym stopniu rozszerzyć moŝliwości projektowania właściwości tribologicznych skojarzeń ciernych. Słowa kluczowe: stop aluminium, zbrojenie heterofazowe, odlewanie odśrodkowe, właściwości tribologiczne INFLUENCE OF MATERIAL OF FRICTION PARTNER ON TRIBOLOGICAL PROPERTIES OF HETEROPHASE COMPOSITES The paper presents the results of the tribological properties investigations of aluminium matrix composite (AK12) with ceramic reinforcement. The composite reinforced by the silicon carbide particles (AK12/SiC) and by the mixture of the silicon carbide and amorphous glassy carbon particles (AK12/SiC+C) were subjected of investigations. For the heterophase composites glassy carbon particles was applied to modify frictional properties. The investigations were conducted with the use of tribological tester T-1. The three different kind of frictional partners of materials were used for composites: cast iron, Duralcan F3K.15S composite with SiC particles and Duralcan W6A.15A composite with Al 2O 3 particles. The structure of heterophase composite containing SiC and glass carbon particles have been shown. The results of the friction coefficient and wear investigations allowed assessing the influence of the glassy carbon addition on the tribological characteristics change. It was stated that the replacement of the parts of the reinforcement with the glassy carbon particles caused the friction coefficient as well as the wear of the heterophase composite reduction and materials cooperating with them. In the paper make estimation the influence of glassy carbon particles on surface work geometry, too. At the same time it could be stated that the application for the composite products shaping centrifugal casting technology may have triggered vertical diversification in the reinforcing particles distribution and following on from this diverse tribological properties depending on the place of the sample taking. Gotten results permitted to state, that there is possibility of tribological properties of composites shaping by the through the change of kind and size reinforcement particles about different physicochemical characteristics. It allows to widening possibilities of designing the tribological properties of frictional associations. Keywords: aluminium alloy, heterophase reinforcement, centrifugal casting, tribological properties WPROWADZENIE Właściwości kaŝdego kompozytu są w ścisłej korelacji z jego strukturą, tzn. wielkością i udziałem objętościowym fazy zbrojącej, rodzajem i typem połączenia pomiędzy komponentami, właściwościami - zarówno osnowy, jak i zbrojenia - oraz rozmieszczeniem cząstek zbrojących w osnowie, kształtowanym i związanym bezpośrednio z parametrami procesu technologicznego [1-6]. Na podstawie danych literaturowych oraz badań własnych moŝna stwierdzić, Ŝe zastosowanie zbrojenia heterofazowego jest rozwiązaniem pozwalającym w zna-

6 J. Wieczorek, J. Śleziona, A. Dolata-Grosz, J. Myalski cznym stopniu rozszerzyć moŝliwości projektowania struktury i właściwości materiałów kompozytowych [7-12]. Pozwala to na porównanie wpływu składu fazowego kompozytów oraz technologii ich wytwarzania i przetwarzania na właściwości tribologiczne [11, 12]. Na podstawie wyników badań autorów artykułu stwierdzono, Ŝe wprowadzenie cząstek ceramicznych w postaci węglika krzemu lub tlenku aluminium w połączeniu z cząstkami węgla szklistego wpływa przede wszystkim na korzystną zmianę właściwości tribologicznych w wybranych skojarzeniach ciernych [8-11]. Dotychczasowe badania prowadzone w Zakładzie Kompozytów Politechniki Śląskiej koncentrowały się na wykorzystaniu jako partnera tarcia dla badanych kompozytów jedynie Ŝeliwa. Prezentowane w artykule badania skojarzeń kompozytu heterofazowego z róŝnymi materiałami pozwoliły na rozszerzenie wiedzy na temat mechanizmów zuŝycia tribologicznego kompozytów, szczególnie rolę komponentów zbrojących na te właściwości. O własnościach uŝytkowych kompozytów heterofazowych, w tym o własnościach tribologicznych, decydować będzie dodatkowo wzajemny stosunek ilościowy cząstek zbrojących kaŝdego rodzaju [7]. Badaniami objęto materiał kompozytowy o osnowie odlewniczego stopu aluminium AK12, zbrojony cząstkami SiC o wielkości 1, 25 i 5 i heterofazową mieszaniną cząstek SiC (1, 25 i 5 ) i węgla szklistego (C) o 1 rozmiarze cząstki. W kaŝdym przypadku stosowano łączny 2% udział zbrojenia w róŝnych proporcjach dla SiC i C (tab. 1). Kompozyt wytworzono metodą mechanicznego mieszania i ukształtowano do postaci tulei, stosując technikę odlewania odśrodkowego [11, 12]. Charakterystyczną strukturę badanych kompozytów przedstawiono na rysunku 1. W strukturze osnowy widoczne są większe cząstki węgla szklistego (1 ) otoczone znacznie mniejszymi cząstkami węglika krzemu (1 ). CEL I ZAKRES BADAŃ Celem pracy było określenie zachowania się kompozytów heterofazowych, o osnowie odlewniczego stopu AK12 (AlSi12NiCuMg), zbrojonych cząstkami SiC oraz mieszaniną cząstek ceramicznych (węglika krzemu SiC i węgla szklistego Cs) w warunkach tarcia w skojarzeniu z Ŝeliwem i kompozytem. Zakres pracy obejmował: wytworzenie kompozytu metodą mechanicznego mieszania; odlanie odśrodkowe tulei gwarantujące właściwe rozmieszczenie faz zbrojących; przygotowanie próbek, poprzez pocięcie tulei na krąŝki o grubości ok. 5 mm, a takŝe przygotowanie powierzchni krąŝków i trzpieni przez szlifowanie i polerowanie; przygotowanie trzpieni o średnicy 6 mm z Ŝeliwa oraz dwu rodzajów kompozytu Duralkan zbrojonego SiC oraz Al 2 O 3 ; przeprowadzenie badań na testerze T-1 w warunkach tarcia technicznie suchego; wyznaczenie współczynnika tarcia przygotowanych wcześniej próbek; określenie ubytku masy próbek oraz przeciwpróbek; analizę geometrii powstałego śladu wytarcia z wykorzystaniem profilografu laserowego. MATERIAŁY I METODYKA BADAŃ Rys. 1. Struktura kompozytu zbrojonego heterofazowo mieszaniną węglika krzemu i węgla szklistego Fig. 1. The structure of heterophase composite reinforced by the mixture of the SiC and amorphous glassy carbon particles Aby ocenić własności tribologiczne kompozytów heterofazowych w zaleŝności od rodzaju materiału partnera tarcia, do badań wybrano trzpienie wykonane z Ŝeliwa sferoidalnego, stosowanego na tarcze hamulcowe, oraz z kompozytu Duralcan F3K.15S (kompozyt umacniany cząstkami SiC 15 ) i kompozytu Duralcan W6A.15A (kompozyt umacniany cząstkami Al 2 O 3 15 ). Wybranie trzech rodzajów materiału partnera tarcia dla dwóch kompozytów dało 6 par ciernych, których zestawienie przedstawiono w tabeli 1. TABELA 1. Pary cierne stosowane do badań tribologicznych TABLE 1. The friction couple using for tribological investigations Lp. Oznaczenie Rodzaj cząstek Wielkość cząstek Materiał trzpienia Udział objętościowy fazy zbrojącej, % 1 S1/25/5_GJS SiC 25/5 EN-GJS 2 2 S25/C1_GJS SiC/C 1/25/5/1 EN-GJS 1/1 = 2 3 S1/25/5_DA SiC 1/25/5 W6A.15A 2 4 S25/C1_DA SiC/C 25/1 W6A.15A 1/1 = 2 5 S1/25/5_DS SiC 1/25/5 F3K.15S 2 6 S25/C1_DS SiC/C 25/1 F3K.15S 1/1 = 2 Kompozyty 8: 1 (28) All rights reserved

Wpływ materiału partnera tarcia na tribologiczne właściwości kompozytów heterofazowych 7 Badania tribologiczne przeprowadzono w warunkach tarcia technicznie suchego w temperaturze otoczenia (ok. 2ºC), przy stałej prędkości poślizgu,7 m/s oraz drodze tarcia 25 m, wykorzystując tester T-1 (tarcza-trzpień). Odporność na zuŝycie badanych próbek została określona za pomocą metody wagowej. Parametry badań tribologicznych podano w tabeli 2. TABELA 2. Parametry badań tribologicznych TABLE 2. The parameters used in tribological test Tarcie Technicznie suche Prędkość poślizgu ObciąŜenie Droga tarcia Temperatura Nacisk jednostkowy,7 m/s 24,5 N 25 m 2 C,8 MPa Analiza struktury powierzchni tarcia kompozytów biorących udział w badaniu została przedstawiona za pomocą wykresów i profilografów sporządzonych na profilografie laserowym MicroProf firmy FRT. Pomiar ten jest pomiarem bezkontaktowym, całkowicie eliminującym moŝliwość deformacji śladu wytarcia w trakcie wykonywania badania. Badania geometrii śladu wytarcia przeprowadzono bezpośrednio po zakończeniu procesu tarcia. Jedyną formą przygotowania powierzchni przed pomiarem było czyszczenie jej w płuczce ultradźwiękowej w roztworze acetonu. Parametry przeprowadzonych pomiarów geometrii powierzchni to: pole pomiarowe 8x8 mm, rozdzielczość 24x6 punktów, akwizycja i obróbka danych pomiarowych - program MARK III. Ocenie poddano podstawowe cechy powierzchni, takie jak: głębokość śladu wytarcia, chropowatość oraz falistość powierzchni. W analizie uŝyto dwuwymiarowych i trójwymiarowych obrazów. WYNIKI BADAŃ TRIBOLOGICZNYCH Wyniki pomiarów współczynnika tarcia materiału kompozytowego S25\Cs1 we współpracy z róŝnymi trzpieniami przedstawiono na rysunku 2. KaŜda z widocznych na wykresie par ciernych charakteryzuje się występowaniem etapu docierania na dystansie do ok. 2 m. Przebiegi zmian współczynnika tarcia cechuje zbliŝona budowa. W początkowej fazie drogi współczynnik tarcia gwałtownie rośnie, następnie nieznacznie spada, stabilizując się do końca próby. Jak widać na rysunku 3, powstały ślad wytarcia na powierzchni kompozytu zbrojonego mieszaniną cząstek SiC i Cs (węgiel szklisty) po współpracy z Ŝeliwnym trzpieniem jest śladem o złoŝonej geometrii. Jest to efekt nierównomiernego zuŝycia ściernego (mikroskrawania i wykruszania cząstek) powierzchni kompozytu. W centralnej jego części widać obszar o niskiej chropowatości i niewielkim zuŝyciu. Po obu stronach tego obszaru znajdują się natomiast bruzdy o głębokości do- chodzącej do 75. Taki charakter powstałego śladu wytarcia wynika z zastosowania dwóch róŝnych co do własności tribologicznych cząstek umacniających. Tam, gdzie decydującą rolę w procesie zuŝycia odgrywają cząstki węgla szklistego, chropowatość powierzchni jest niewielka, a zatem równieŝ niewielkie zuŝycie. W przypadku gdy o charakterze zuŝycia decydują cząstki węglika krzemu chropowatość i zuŝycie wyraźnie rosną. Na rysunkach 4, 5 i 6 widoczny jest ślad wytarcia powstały po współpracy kompozytu S25/Cs1 z kompozytowymi trzpieniami. Tu równieŝ, tak jak w przypadku współpracy z trzpieniem Ŝeliwnym, jest widoczna zło- Ŝoność geometrii powstałego wytarcia. W przypadku współpracy z kompozytem Durakan F3K.15S (rys. 5) widoczna jest w środkowej części śladu wytarcia głęboka na 25 bruzda powstała wskutek skrawania przez wyrwaną cząstkę SiC. Wykres przedstawiający porównanie współczynnika tarcia w funkcji drogi dla kompozytu S1/25/5 współpracującego z róŝnymi materiałami trzpienia przedstawiono na rysunku 7. Uzyskane wyniki pozwalają stwierdzić, Ŝe kompozyt S1/25/5 w trakcie współpracy z trzpieniami o róŝnym składzie przyjmuje róŝne wartości µ na całym dystansie. Podczas współpracy z trzpieniem Ŝeliwnym na całym dystansie wartość współczynnika tarcia rosła, nie moŝna tu wskazać końca etapu docierania. Podczas współpracy z trzpieniami kompozytowymi wartość średnia współczynnika tarcia w obu przypadkach wynosiła średnio,36, a dystans docierania nie przekraczał 1 m. Porównując ślady zuŝycia powstałe na powierzchni Ŝeliwnych trzpieni po współpracy z dwoma róŝnymi kompozytami (S25\Cs1 - rys. 6 i S1\25\5 - rys. 8), widoczne są charakterystyczne cechy zuŝycia abrazyjnego, takie jak zarysowania i bruzdy ułoŝone w kierunku ruchu. W przypadku trzpienia po współpracy z kompozytem S25/Cs1 zawierającym węgiel szklisty (rys. 6) poziom chropowatości powierzchni po tarciu jest niewielki (Ra = 1 do 5 ). Nieznaczne jest takŝe zuŝycie tego trzpienia (rys. 1). Trzpień Ŝeliwny po współpracy z kompozytem umacnianym cząstkami SiC ma większą chropowatość powierzchni (Ra = 1 do 12 ) (rys. 9). Na jego powierzchni pojawiają się głębokie bruzdowania, stanowiące najprawdopodobniej ślad po bezpośrednim kontakcie powierzchni trącej trzpienia z cząstką SiC z powierzchni tarczy kompozytowej. Głębokość tego zarysowania wynosząca 2 jest zbliŝona do wielkości cząstek umacniających w kompozytowej tarczy. Przedstawione na wykresie (rys. 1) ubytki masy kompozytów wskazują, Ŝe najlepsze właściwości tribologiczne, tj. niewielkie zuŝycie w połączeniu z najmniejszym współczynnikiem tarcia, wykazuje kompozyt S25/Cs1, niezaleŝnie od zastosowanego materiału trzpienia (przeciwpróbki). Świadczy to o bardzo korzystnym oddziaływaniu umocnienia heterofazowego z udziałem amorficznego węgla. Kompozyty 8: 1 (28) All rights reserved

8 J. Wieczorek, J. Śleziona, A. Dolata-Grosz, J. Myalski,45 tarcza: S25\Cs1, trzpień: Ŝeliwo tarcza: S25\Cs1, trzpień: DA tarcza: S25\Cs1, trzpień: DS.,4 współczynnik tarcia, µ,35,3,25,2,15,1 5 1 droga, m 15 2 Rys. 2. Wykresy współczynnika tarcia dla kompozytu S25/C1 po współpracy z róŝnymi materiałami trzpienia Fig. 2. The diagrams of friction coefficient for S25/C1 composite after matting with different pin materials Alpha = 15 Beta = 2 11 1 114 9 8 7 6 5 4 3 4.99 mm 2 1 4.99 mm Rys. 3. Powierzchnia tarczy kompozytowej S25/Cs1 po współpracy z Ŝeliwnym trzpieniem Fig. 3. The surface of S25/Cs1 composite disk after cast iron pin the mating Alpha = 26 Beta = 24 7 65 6 73.5 55 5 45 4 35 3 25 2 15 4 mm 1 5 4 mm Rys. 4. Powierzchnia tarczy kompozytowej S25/Cs1 po współpracy z kompozytowym trzpieniem - Duralcan Al2O3 Fig. 4. The surface of the S25/Cs1 composite disk after Duralcan Al2O3 pin the mating Alpha = 19 Beta = 21 mm.34.32.3.349 mm.28.26.24.22.2.18.16.14.12.1 5 mm.8.6.4.2 5 mm Rys. 5. Powierzchnia tarczy kompozytowej S25/Cs1 po współpracy z trzpieniem Duralcan SiC Fig. 5. The surface of S25/Cs1 composite disk after Duralcan SiC pin the mating Kompozyty 8: 1 (28) All rights reserved 25

9 Wpływ materiału partnera tarcia na tribologiczne właściwości kompozytów heterofazowych 15 14 13 12 11 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Rys. 6. Powierzchnia Ŝeliwnego trzpienia po współpracy z tarczą kompozytową S25/Cs1 Fig. 6. The surface of cast iron pin after S25\Cs1 composite disk the mating,5 tarcza: S1\25\5, trzpień: Ŝeliwo tarcza: S1\25\5, trzpień: DS. tarcza: S1\25\5, trzpień: DA,45 współczynnik tarcia, µ,4,35,3,25,2,15,1 5 1 droga, m 15 2 25 Rys. 7. Współczynnik tarcia dla kompozytu S1/25/5 po współpracy z róŝnymi materiałami trzpienia Fig. 7. The diagrams of friction coefficient for S1/25/5 composite after matting with different pin materials Rys. 8. Powierzchnia tarczy kompozytowej S1\25\5 po współpracy z Ŝeliwnym trzpieniem Fig. 8. The surface of S1/25/5 composite disk after cast iron pin the mating Alpha = 175 Beta = 45 12 11 1 9 8 7 6 13 5 4 5.98 mm 3 2 1 5.99 mm Rys. 9. Powierzchnia Ŝeliwnego trzpienia po współpracy z tarczą kompozytową S1\25\5 Fig. 9. The surface of cast iron pin after S1/25/5 composite disk the mating Kompozyty 8: 1 (28) All rights reserved

1 J. Wieczorek, J. Śleziona, A. Dolata-Grosz, J. Myalski NajwyŜszą odporność na ścieranie, ale równieŝ stosunkowo wysokim współczynnikiem tarcia wykazuje się kompozyt S1/25/5. Warunki tarcia dla tego kompozytu są najmniej korzystne. Wysoka twardość i odporność na ścieranie współpracujących materiałów objawia się wysokim współczynnikiem tarcia. NajniŜszą wartość współczynnika tarcia uzyskano dla układu S25/Cs1_GJS (poniŝej,25), co świadczy o bardzo korzystnym wpływie grafitu (zawartego w Ŝeliwie) i węgla szklistego (zawartego w kompozycie) na współczynnik tarcia. Równocześnie cząstki SiC zapewniają właściwą nośność powierzchni i wysoką odporność na ścieranie.,4,35,3,25,2,15,1,5 -,5 S1\25\5_GJS S25\Cs1_GJS Cs1_GJS Cs1_DA ZuŜycie trzpienia ZuŜycie tarczy S25\Cs1_DA S1\25\5_DA Rys. 1. Ubytek masy tarcz i trzpieni po tarciu Fig. 1. The loss of disk s and pin s mass after the friction Kompozyt heterofazowy jest zatem dla układów tribologicznych najkorzystniejszym rozwiązaniem. Taki układ tribologiczny moŝna by rekomendować do zastosowań w bezsmarowych węzłach tarcia lub przy ograniczonym smarowaniu. PODSUMOWANIE Stwierdzony charakter zuŝywania się powierzchni trących ma swoje uzasadnienie w przebiegu zmian współczynnika tarcia. Charakterystyczne zmiany współczynnika tarcia, pokazane na rysunkach 2 i 7, w połączeniu z obrazami geometrii powierzchni (rys. rys. 3-6) potwierdzają, Ŝe jednym z istotnych mechanizmów zuŝywania się kompozytów jest mikroskrawanie i towarzyszące mu wykruszanie cząstek z osnowy. W początkowej fazie współpracy zachodzi docieranie powierzchni (na drodze od 1 do 2 m), dalszy przebieg zmian współczynnika tarcia ma charakter oscylacyjny, co wią- Ŝe się zarówno z nierównomiernym rozmieszczeniem cząstek na powierzchni, jak i z zuŝywaniem powierzchni współpracujących. Najkorzystniejsze właściwości ma kompozyt S25\Cs1, który charakteryzuje się niskim współczynnikiem tarcia, a takŝe niskim zuŝyciem. Pokazany na rysunku 7 przebieg zmian współczynnika tarcia dla układu S1\25\5-Ŝeliwo wskazuje na intensywny wzrost współczynnika tarcia na drodze tarcia, podczas gdy dla pozostałych układów współczynnik tarcia po okresie docierania stabilizuje się. Wynika to Cs1_DS S25\Cs1_DS S1\25\5_DS prawdopodobnie z abrazyjnego zuŝywania trzpienia Ŝeliwnego. Właściwości tribologiczne kompozytów o osnowie stopu aluminium wybitnie zaleŝą od materiału cząstek umacniających. Najkorzystniejszy zespół właściwości tribologicznych (zuŝycie, współczynnik tarcia) wykazuje kompozyt S25/C1, niezaleŝnie od zastosowanego materiału przeciwpróbki. Przebieg zuŝycia tego kompozytu w przypadku współpracy z Ŝeliwem jest stabilny, a stwierdzony ślad wytarcia równomierny, co świadczy o dobrym skojarzeniu tych dwóch materiałów. Podziękowania Praca naukowa finansowana ze środków na naukę w latach 24-28 jako projekt badawczy PBZ-KBN- -114/T8D/24. LITERATURA [1] Wojciechowski A., Sobczak J., Bojar Z., Pietrzak K., Ocena własności tribologicznych kompozytowych tarcz hamulcowych, Kompozyty (Composites) 22, 2, 4, 223-228. [2] Mitko M., Tomczyński S., Struktura powierzchni kompozytu AlSi7Mg-SiC po ścieraniu, Kompozyty (Composites) 23, 3, 8, 363-365. [3] Braszczyńska K.N., Bochenek A., Zyska A., Korelacje pomiędzy pierwotną i wtórną strukturą a własnościami kompozytów AlMg-SiC p, Kompozyty (Composites) 22, 2, 4, 157-162. [4] 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 2, 6. [5] Ames W.A., Alpas T., Wear mechanism in hybrid composites of graphite-2 pct SiC in A356 aluminium alloy (Al-7pct Si,3 pct Mg), Metallurgical and Materials Transactions A 1995, 26A, 1, 85-98. [6] Myalski J., Wieczorek J., Dolata-Grosz A., Śleziona J., Właściwości tribologiczne kompozytów o heterofazowym zbrojeniu mieszaniną cząstek ceramicznych i węgla szklistego, Kompozyty (Composites) 25, 5, 2, 11-16. [7] KBN nr 3T8D2428: Kształtowanie funkcjonalnej, warstwowej struktury odlewów kompozytowych zawierających zbrojenie heterofazowe. [8] Myalski J., Wieczorek J., Śleziona J., Dolata-Grosz A., Dyzia M., Tribologiczne właściwości kompozytów zbrojonych mieszaniną cząstek ceramicznych i węgla szklistego, InŜynieria Materiałowa 25, 3, 93-14. [9] Myalski J., Wieczoerk J., Dolata-Grosz A., Tribological properties of heterophase composites with an aluminum matrix, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, vol. 15, issue 1-2, 26, 53-57. [1] Dolata-Grosz A., Wieczorek J., Właściwości tribologiczne heterofazowych aluminiowych odlewów kompozytowych zawierających węgliki chromu i tytanu, Kompozyty (Composites) 26, 6, 1, 26-32. [11] Dolata-Grosz A., Wieczorek J., Śleziona J., Myalski J., Właściwości tribologiczne kompozytu heterofazowego odlewanego odśrodkowo, Kompozyty (Composites) 27, 7, 1, 46-5. [12] Dolata-Grosz A., Wieczorek J., Śleziona J., Myalski J., Tribologiczne konsekwencje segregacji zbrojenia heterofazowego wywołane odlewaniem odśrodkowym, InŜynieria Materiałowa 27, 3-4 (157-158), 762-767. Kompozyty 8: 1 (28) All rights reserved