78/14 Archives of Foundry, Year 2004, Volume 4, 14 Archiwum O dlewnictwa, Rok 2004, Rocznik 4, Nr 14 PAN Katowice PL ISSN 1642-5308 DYFUZYJNOŚĆ CIEPLNA MATERIAŁÓW STOSOWANYCH W KONSTRUKCJI TŁOKÓW SILNIKÓW SPALINOWYCH A. WOŹNIAK 1, W. NAPADŁEK Instytut Pojazdów Mechanicznych i Transportu, Wojskowa Akademia Techniczna, ul. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa 49 STRESZCZENIE W pracy przedstawiono wyniki badań dyfuzyjności cieplnej materiałów stosowanych w konstrukcji silników spalinowych, a także termoizolacyjnych powłok ceramicznych na bazie ZrO 2 +5%CaO i międzywarstwy NiAl 70/30, nanoszonych na denko tłoka. Badane powłoki zostały wykonane metodą natryskiwania plazmowego. Key words: adiabatiz ation, thermal diffusivity, combustion engine, aluminium alloy, ceramic material, plasma sprauing coat. 1. WSTĘP Idea adiabatyzacji obiegu silnika tłokowego, może być realizowana poprzez izolację termiczną ścian komory spalania, wykonaną z materiałów ceramicznych odznaczających się dobrymi właściwościami termoizolacyjnymi w warunkach nieustalonej wymiany ciepła [1-3]. Zastosowanie natryskiwanych cieplnie, ceramicznych powłok termoizolacyjnych na powierzchni elementów tworzących komorę spalania, powoduje zmniejszenie strumienia ciepła odpływającego przez te powierzchnie do układu chłodzenia silnika. W konsekwencji następuje wzrost temperatury panującej w komorze spalania przy jednoczesnym zmniejszeniu średnich wartości temperatury tłoka i pozostałych elementów komory spalania. Zmniejszenie średnich wartości temperatury tłoka, a w ślad dr inż, a.wozniak@wme.wat.edu.pl
571 za tym zwiększenie jego stabilności wymiarowej, pozwoliłoby na dalszą optymalizację geometrii złożenia tłok-cylinder, pozwalającą na zwiększenie trwałości silnika. Wraz ze wzrostem temperatury czynnika roboczego nastąpuje poprawa parametrów spalania poprzez: zmniejszenie wartości ciśnienia maksymalnego; zmniejszenie prędkości narastania ciśnienia spalania; skrócenie zwłoki zapłonu; łatwiejszy rozruch silnika w niskiej temperaturze. Tym korzystnym objawom towarzyszy jednak niewielki spadek mocy silnika wolnossącego oraz wyższa emisja tlenków azotu. Większą energię gazów spalinowych opuszczających komorę spalania, można wykorzystać w bardziej efektywnych systemach turbodoładowanych lub w systemach z doładowaniem zespolonym, uzyskując w ten sposób poprawę sprawności cieplnej silnika. Powłoki ceramiczne na bazie ZrO 2 wytwarzane metodą natryskiwania plazmowego, charakteryzują się niską wartością współczynnika przewodzenia cieplnego: średnio około 25 razy mniejszą w stosunku do stali czy żeliwa, oraz około 75 razy mniejszą w stosunku do stopów aluminium. Drugą istotną cechą tej ceramiki, nakładanej w postaci powłoki jest współczynnik rozszerzalności cieplnej, którego wartość powinna być zbliżona do wartości jaką posiada materiał podłoża, na które jest ona nakładana. Ceramika na bazie ZrO 2 ma zbliżoną wartość współczynnika rozszerzalności cieplnej w stosunku do stali i żeliwa oraz około dwa razy mniejszą w stosunku do stopów Al. Dotychczasowe próby zastosowania natryskanych plazmowo, ceramicznych powłok dwuwarstwowych (typu duplex np. ZrO 2 -NiAl) na bazie ZrO 2 dały tylko częściowo pozytywne rezultaty, w przypadku zastosowania ich na elementach komór spalania. Przedstawione w literaturze niektóre pozytywne próby zastosowań powłok natryskanych plazmowo na elementy silników spalinowych, obejmowały powłoki wielowarstwowe, stopniowane i dwuwarstwowe. Właściwości takich powłok nie zawsze odpowiadają postawionym przed nimi wymaganiom. Brak jest dostatecznie dużej ilości danych dotyczących podstawowych cech powłok na bazie ZrO 2 oraz NiAl 70/30, wytwarzanych metodą natryskiwania plazmowego, które charakteryzowałaby się określonymi, korzystnymi z punktu widzenia perspektyw ich zastosowania, cechami użytkowymi [4,5]. Z powodu stosowania odmiennych warunków badań i różnej aparatury do natryskiwania plazmowego, jak również braku ujednoliconych metod badawczych, porównanie wyników z przeprowadzonych eksperymentów otrzymanych przez poszczególnych autorów jest skomplikowane, a niekiedy niemożliwe. Dotyczy to między innymi parametrów termofizycznych, charakteryzujących się dużym rozrzutem wielkości, co utrudnia w jakiś sposób ich jednoznaczne przyjęcie np. do obliczeń analitycznych. Istnieje szereg nie wyjaśnionych w pełni problemów, związanych między innymi z zastosowaniem i określeniem podstawowych właściwości powłok ochronnych na bazie
572 ZrO 2 i międzywarstwy NiAl 70/30. Dane dotyczące tych właściwości są niejednoznaczne i trudno na tej podstawie wnioskować o ich parametrach. Dotychczas w większym stopniu zajmowano się problemami technologicznymi, związanymi z doborem materiału powłokowego lub wpływem parametrów natryskiwania plazmowego na strukturę powłok, niż jej cechami fizykochemicznymi lub termofizycznymi. Spośród ceramicznych materiałów izolacyjnych stosowanych na termiczne bariery cieplne, najlepsze właściwości posiadają powłoki wykonane na bazie ZrO 2 -Y 2 O 3 i ZrO 2 - CaO. Kierując się wyborem rodzaju materiału, dokonano porównania właściwości ZrO 2 +5%CaO i ZrO 2 +8%Y 2 O 3 pod kątem zastosowania do izolacji komory spalania, z którego wynika, że: - ZrO 2 +5%CaO ma mniejszą wartość współczynnika przewodzenia ciepła; - istnieje możliwość otrzymania powłok o większych grubościach; - powłoki są mniej porowate; - współczynnik rozszerzalności cieplnej jest o około 25% większy. Biorąc pod uwagę powyższe zalety, do dalszych badań został przyjęty materiał ZrO 2 +5%CaO. Ogólnie wiadome jest, że znajomość podstawowych właściwości strukturalnych powłok, stanowiących termiczne bariery cieplne jest warunkiem koniecznym, ale nie wystarczającym. Zachodzi więc również konieczność kompleksowej oceny właściwości termodynamicznych, istotnie wpływających na zachowanie się powłok w specyficznych warunkach eksploatacji, jakie panują w komorze spalania silnika [6]. Niestety w przypadku powłok natryskiwanych plazmowo, tego rodzaju dociekania - jak wspomniano - nie były do tej pory prowadzone lub poruszano je w ograniczonym zakresie. Współczynnik przewodzenia ciepła ZrO 2 (materiału litego) nie zmienia się wraz z temperaturą. W przypadku powłok ZrO 2 +5%CaO dyfuzyjność cieplna, a co za tym idzie i współczynnik przewodzenia ciepła, prawdopodobnie zmienia się wraz z temperaturą, jednak do tej pory nie było to weryfikowane eksperymentalnie. Należy się spodziewać, że temperaturowa charakterystyka dyfuzyjności cieplnej powłok ZrO 2 +5%CaO oraz NiAl 70/30 dostarczy cennych informacji, dla badaczy zajmujących się procesami wymiany ciepła pomiędzy czynnikiem roboczym a ściankami komory spalania, pokrywanymi powłoką ZrO 2 +5%CaO natryskiwaną plazmowo. 2. ZASTOSOWANIE METODY IMPULSOWEJ DO BADANIA WŁAŚCIWOŚCI TERMOFIZYCZNYCH MATERIAŁÓW Dla większości stosowanych w przemyśle motoryzacyjnym materiałów konstrukcyjnych są przeważnie znane średnie wartości podstawowych parametrów termofizycznych w przedziale temperatury od pokojowych do 973 1073 K. Dla wyższej temperatury niejednokrotnie nawet dla materiałów klasycznych, nie są znane wartości średnie, nie wspominając już o wartościach rzeczywistych współczynników
573 termofizycznych. Te ostatnie decydują przecież o wartościach dynamicznych ob ciążeń cieplnych części silników w warunkach ekstremalnych. Do istotnych zalet impulsowej metody pomiaru właściwości termofizycznych ciał stałych, należy zaliczyć: krótki czas trwania eksperymentu; prosty algorytm obliczeń parametrów termofizycznych; możliwość określenia na podstawie jednego eksperymentu kilku parametrów termofizycznych; możliwość prowadzenia badań w bardzo dużym zakresie temperatur; możliwość przeprowadzenia badań na próbkach bardzo małych, o zróżnicowanych właściwościach termofizycznych i w ściśle określonej temperaturze otoczenia. Istota impulsowej metody pomiaru właściwości termofizycznych ciał stałych, polega na wytworzeniu na powierzchni badanego ciała, w bardzo krótkim czasie, lokalnego źródła ciepła. Źródło ciepła, w zależności od potrzeb, może mieć charakter powierzchniowy lub punktowy. Badania przemieszczania się impulsu cieplnego, przechodzącego od tak wytworzonego źródła ciepła, w materiale próbki pozwala na określenie takich wielkości fizycznych, jak współczynnik wyrównywania temperatury, współczynnik przewodzenia ciepła i pojemności cieplnej. Dyfuzyjność cieplną badanego materiału określa się na podstawie analizy otrzymanego termogramu. 2.1. Metodyka badań dyfuzyjności cieplnej Próbki do określania dyfuzyjności cieplnej wykonano w ten sposób, że na uprzednio opiaskowaną powierzchnię czołową walców stalowych o średnicy 12 mm i wysokości 30 mm natryskano warstwę podkładową z materiału, który dobrze rozpuszcza się w wodzie. Następnie, na to podłoże natryskiwano powłoki z badanego materiału o grubości około 1,2 i 1,35 mm. Po ostudzeniu natryskanej w ten sposób powłoki do temperatury otoczenia, na skutek różnych wartości współczynników rozszerzalności cieplnej powłoki i podłoża, następowało odrywanie się ceramicznej powłoki od warstwy pośredniej. W przypadku, gdy po ostygnięciu powłoka nie odwarstwiała się od podłoża, wówczas całą próbkę gotowano w wodzie o temperaturze 373 K, w celu rozpuszczenia warstwy pośredniej, którą stanowiła sól kuchenna. Kształt i wymiary próbek do badań dyfuzyjności cieplnej przedstawiono na rys.1. Oderwane od podłoża powłoki ceramiczne o różnych grubościach były szlifowane obustronnie tarczami diamentowymi, w celu uzyskania próbek płaskorównoległych. Próbki ceramiczne po szlifowaniu, mocowano w specjalnym uchwycie i natryskiwano na nie obustronnie przy pomocy urządzenia plazmowego powłoki z NiCr 80/20 na grubość około 0,1 mm. Następnie, w ten sposób przygotowane próbki szlifowano na papierach ściernych, aby maksymalnie zmniejszyć grubość powłoki NiCr. Powłoka ta służyła w tym przypadku do zamocowania termopar przy pomocy uniwersalnej mikrozgrzewarki do termopar typu UZT-4. Do badań przyjęto dwie wartości grubości próbki: 1,09 i 1,25 mm
574 (rys.1). Termoelektrody o średnicy 30 m z żelaza i konstantanu, były bezpośrednio zgrzewane elektrycznie do cienkiej (rzędu 10 m) powłoki NiCr 80/20 lub bezpośrednio do próbki z NiAl 70/30. Służyły one do pomiaru temperatury na tylnej powierzchni próbki T 2, różnicy temperatury na skrajnych powierzchniach próbki tuż przed kreacją powierzchniowego źródła ciepła na jej powierzchni czołowej Q p i różnicy temperatury na skrajnych powierzchniach próbki po wytworzeniu powierzchniowego źródła ciepła t. Powłoka NiCr wytworzona na powierzchni ZrO 2 spełniała zarazem rolę absorbentu promieniowania laserowego. W trakcie pomiarów, wewnątrz pieca była utrzymywana próżnia rzędu 10-3 Pa. Konst. Fe Konst. Fe 12 mm Konst. Konst. Fe Fe Rys.1. Sposób mocowania termoelektrod i wymiary geometryczne próbki Fig.1. Method of thermelektrodes holding and the sample size Zimne końce termoelementów termostatowano w temperaturze T t = 273 K. Pomiar temperatury termostatowania próbki T 0 realizowano przy zastosowaniu typowego
575 woltomierza cyfrowego V-541, f-my Mera, podłączonego bezpośrednio do termoelementu. 2.2. Cechy konstrukcyjne aparatury badawczej Stanowisko do badania dyfuzyjności cieplnej powinno spełniać szereg wymagań, z których najważniejsze to: zachowane powinny być warunki adiabatyczności badanej próbki w trakcie procesu przejściowego, tj. po wytworzeniu na jej powierzchni czołowej lokalnego źródła ciepła; proces przewodzenia ciepła w próbce winien być z założenia jednowymiarowy, zatem rozkład gęstości strumienia promieniowania Q w przekroju poprzecznym wiązki powinien być możliwie jednorodny, a wiązka promieniowania powinna mieć nieco większą średnicę od średnicy badanej próbki; decydujący wpływ na określenie dyfuzyjności cieplnej badanych próbek, przy spełnieniu wyżej wymienionych warunków, ma dokładny pomiar szybkozmiennej nadwyżki temperatury 1,2 (t) i temperatury termostatowania T 0. Zatem układ pomiaru 1,2 (t) i T 0, w jaki powinno być wyposażone stanowisko, musi zapewniać dokładny pomiar tych wielkości w całym przyjętym zakresie, z odpowiednią zdolnością rozdzielczą i mieć odpowiednio dobrane wartości stałej czasowej cieplnej i elektrycznej. Źródłem impulsu wymuszającego, o średnicy pola przekroju poprzecznego wiązki około 14 mm i energii około 10 J, był laser neodymowy o działaniu impulsowym. Generował on impulsy promieniowania w zakresie bliskiej podczerwieni, o długości fali = 1,06 m i czasie trwania około 0,6 ms. Układ optyczny lasera był tak dobrany, aby średnica wiązki promieniowania laserowego wynosiła około 17 mm, a jej oś ściśle pokrywała się z osią próbki. W skład układu termostatowania badanej próbki wchodziły następujące elementy: piec próżniowy, stanowisko próżniowe SP-2000 oraz układ zasilania i pomiaru temperatury próbki umieszczonej wewnątrz. Głównym zadaniem układu termostatowania było zagwarantowanie możliwości zmiany temperatury odniesienia badanej próbki w przedziale, w którym określana była jej dyfuzyjność cieplna, oraz adiabatycznego procesu przejściowego wyrównywania temperatury w próbce (po wytworzeniu w wyniku strzału laserowego źródła ciepła na powierzchni czołowej próbki). Spełnienie pierwszego warunku zapewniała grzałka z zasilaczem i termostat kontrolujący temperaturę w piecu. Drugi warunek zrealizowano sprowadzając do minimum straty ciepła próbki przez przewodzenie i promieniowanie. Wykorzystano specjalny sposób mocowania próbki o małych wymiarach w piecu oraz przeprowadzono wstępny eksperyment w próżni rzędu 5 10 4 Pa. Próbki wewnątrz pieca były umieszczone w specjalnej konstrukcji mocującej (trzymak), pokazanej na rys.2.
576 Grzejnik wolframowy pieca próżniowego zapewniał możliwość zmiany temperatury termostatowania T 0 próbki w zakresie od temperatury otoczenia do 1800 K. Obudowę pieca próżniowego stanowił walec stalowy o wymiarach 306x306 mm. Wewnątrz obudowy znajdował się płaszcz wodny do chłodzenia pieca. Wewnętrzną część pieca, oprócz izolacji termicznej, można wymieniać instalując grzałki o różnej mocy, przy czym moc prądu zasilającego grzałkę można regulować. Promieniowanie laserowe dostawało się do wnętrza pieca przez okienko ze szkła kwarcowego, które umieszczone było w środku podstawy. W impulsowej metodzie określania dyfuzyjności cieplnej ciał stałych, przyrost temperatury próbki po pochłonięciu przez nią energii impulsu promieniowania laserowego, mierzony był za pomocą termoelementu Fe - konstantan, którego końcówki zamocowano do powierzchni czołowych próbki. Sygnał napięciowy z termoelementu zgrzanego elektrycznie do tylnej powierzchni próbki, podawany był na wejście do wzmacniacza K-100. Z wyjścia wzmacniacza sygnał był podawany na wejście dwukanałowego przetwornika procesów przejściowych TCD- 1000 S Riken-Denshi, który miał za zadanie zarejestrować go w swojej pamięci, po czym w zwolnionym tempie odtworzyć na rejestratorze Y-T. Rys.2. Sposób mocowania badanej próbki wewnątrz pieca Fig.2. Method of the samples holding inside of the stove Temperaturę wnętrza pieca mierzono przy pomocy dodatkowego termoelementu różnicowego, umieszczonego obok próbki badanego materiału. Błąd związany z pośrednim pomiarem temperatury próbki nie przekraczał 2 K, co w zakresie 273 923 K daje przeciętną dokładność <0,5%. Wyznaczenie wartości dyfuzyjności cieplnej a" metodą impulsową polegało na: określeniu na drodze teoretycznej czasoprzestrzennego rozkładu temperatury w materiale płaskorównoległej, nieprzezroczystej próbki oraz różnicy temperatury na jej
577 skrajnych powierzchniach, w oparciu o przyjęty do rozważań jednowymiarowy model wymiany ciepła, aproksymujący wymianę ciepła w rzeczywistym układzie pomiarowym; rejestracji na drodze eksperymentalnej różnicy temperatury między czołową a tylną powierzchnią próbki, wywołanej jednowymiarowym procesem wyrównywania temperatury w próbce; identyfikacji właściwej krzywej ze zbioru będącego rozwiązaniem teoretycznym tego problemu z krzywą otrzymaną z eksperymentu, przy czym parametrem podlegającym zmianie w procesie identyfikacji jest w tym przypadku poszukiwana wartość dyfuzyjności cieplnej a". Przykładowy przebieg zmian różnicy temperatury na skrajnych powierzchniach próbki, który był podstawą do określenia dyfuzyjności cieplnej tą metodą, przedstawiono na rys.3. Rys.3. Przykładowy przebieg zmian różnicy temperatury na skrajnych powierzchniach próbki Fig.3. Example changes of temperature differences on the sample border surfaces Na tym samym rysunku jest również pokazany ostateczny efekt obróbki numerycznej tego przebiegu w postaci: przedziału czasu (t 1 i t 2 ), w którym została wyznaczona wartość oraz jej wartość liczbowa; skrajnych wartości przedziału, w którym było liczone odchylenie średnie kwadratowe; wzajemnego położenia przebiegu otrzymanego z eksperymentu t i jego aproksymacji za pomocą krzywej t ze zbioru rozwiązań teoretycznych. Badania dyfuzyjności cieplnej powłok ceramicznych wytworzonych metodą natryskiwania plazmowego przeprowadzono, ze względów technicznych, jedynie w zakresie temperatury do 923 K. Błąd we wszystkich pomiarach nie przekraczał 5%.
578 2.3. Wyniki badań dyfuzyjności cieplnej Temperaturowe charakterystyki dyfuzyjności cieplnej dla powłok ZrO 2 +5%CaO i NiAl 70/30 natryskanych plazmowo, oraz - w celach porównawczych - dla AK20 przedstawiono na rysunkach 4-7. Analiza otrzymanych wyników przeprowadzonych badań powłok ZrO 2 +5%CaO wykazała, że w zakresie temperatury 273 923 K wartość dyfuzyjności cieplnej a dla powłoki o grubości l = 1,09 mm wynosiła (2,49 3,21) 10-7 m 2 /s (rys.4). Spośród badanych do tej pory tą metodą materiałów stosowanych na elementy komór spalania silników spalinowych jest to wartość najmniejsza (rys.7). W tym przypadku, termopary żelazo-konstantan były zgrzewane z warstwą NiCr napyloną plazmowo na powierzchnię powłoki ZrO 2 +5%CaO. Dyfuzyjność cieplna [m 2 /s]x10-7 a 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 250 350 450 550 650 750 850 950 Temperatura [K] Rys.4. Wyniki badań dyfuzyjności cieplnej powłoki ZrO 2 +5%CaO o grubości 1,09 mm Fig.4. The results of investigations of thermal diffusivity ZrO 2 +5%CaO coat 1,09 mm thickness Analizując wyniki pomiarów dyfuzyjności cieplnej dla powłoki ZrO 2 +5%CaO o grubości l = 1,09 mm należy stwierdzić, że wartość a maleje ze wzrostem temperatury od 3,21 10-7 m 2 /s, w temperaturze 293 K do 2,49 10-7 m 2 /s, w temperaturze 923 K (rys.4). Świadczy to o zwiększaniu się właściwości izolacyjnych tego materiału ze wzrostem temperatury. Fakt ten powoduje niewątpliwie zalety i wady. Z jednej strony, powłoka ceramiczna zmniejsza intensywność wnikania ciepła w materiał, co z punktu widzenia adiabatyzacji procesów spalania jest efektem pożądanym. Z drugiej jednak strony, osłabianie przewodnictwa cieplnego może powodować niekorzystny rozkład naprężeń w wyniku różnicy temperatury na skrajnych powierzchniach tego materiału.
579 Dyfuzyjność cieplna [m 2 /s]x10-7 9 8,5 8 7,5 7 6,5 6 5,5 5 4,5 4 250 300 350 400 450 500 550 Temperatura [K] Rys.5. Wyniki badań dyfuzyjności cieplnej powłoki ZrO 2 +5%CaO o grubości 1,25 mm Fig.5. The results of investigations of thermal diffusivity ZrO 2 +5%CaO coat 1,25 mm thickness Dyfuzyjność cieplna [m 2 /s]*10-7 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 l = 1,09 mm l = 1,25 mm 200 400 600 800 1000 Temperatura [K] Rys.6. Porównanie dyfuzyjności cieplnej powłok ceramicznych ZrO 2 +5%CaO natryskanych plazmowo o grubości 1,09 i 1,25 mm Fig.6. Comparison of the results of thermal diffusivity plasma sprayed ZrO 2 +5%CaO coats 1,09 and 1,25 mm thickness Dyfuzyjność cieplna powłoki ZrO 2 +5%CaO o grubości l = 1,25 mm w zakresie temperatury 293 515 K wynosi (5,18 8,75) 10-7 m 2 /s (rys.5). Uzyskane wyniki są
580 prawdopodobnie obarczone błędem, wynikającym głównie ze specyfiki sposobu wykonywania pomiarów. W tym przypadku, termopary żelazo-konstantan zgrzewano do bardzo cienkich płytek molibdenowych, które z kolei przyklejano do powłoki ceramicznej z wykorzystaniem specjalnych past silikonowych, odpornych na wysokie temperatury. Uzyskane niespodziewanie duże wartości a, były najprawdopodobniej spowodowane wpływem wymiany ciepła przez promieniowanie. Dodatkowym mankamentem tego sposobu pomiaru, było ograniczenie zakresu badań do temperatury <600 K, wynikające z właściwości zastosowanej pasty (rys.5 i 6). Powłoka ZrO 2 +5%CaO natryskana plazmowo ma wartość dyfuzyjności cieplnej prawie 20-krotnie niższą niż stop AK20 i około 17-krotnie niższą niż międzywarstwa NiAl70/30 (rys.7). Dyfuzyjność cieplna [m 2 /s]*10-7 70 60 50 40 30 20 10 0 ZrO2+5%CaO l=1.09 mm ZrO2+5%CaO l=1.25 mm NiAl70/30 AlSi21CuNiMg 0 200 400 600 800 1000 Temperatura [K] Rys.7. Zestawienie wyników badań dyfuzyjności cieplnej powłok ceramicznych ZrO 2 +5%CaO i międzywarstwy NiAl 70/30 natryskanych plazmowo oraz stopu AK20 Fig.7. Comparison of the results of investigations of thermal diffusivity ceramics plasma sprayed ZrO 2 +5%CaO and NiAl 70/30 coats and AK 20 aluminium alloy 3. WNIOSKI Wnioski końcowe przedstawiają się następująco: 1. Dyfuzyjność cieplna powłoki ZrO 2 +5%CaO natryskanej plazmowo jest najmniejsza spośród przebadanych materiałów stosowanych na elementy komór spalania silników spalinowych.
581 2. Dyfuzyjność cieplna, a więc i przewodność cieplna powłoki ZrO 2 +5%CaO zmniejsza się w zakresie temperatur 273 950 K o około 30%. Oznacza to, że na skrajnych powierzchniach tej powłoki mogą powstawać niekorzystne naprężenia cieplne, zmniejszające wytrzymałość zmęczeniową materiału. LITERATURA [1] WOŹNIAK A.: Niektóre właściwości dwuwarstwowej powłoki ZrO 2 +5%CaO Ni-Al natryskanej plazmowo. Przegląd Mechaniczny nr 9/2002 s.22-25. [2] NAPADŁEK W., NIEZGODA T., WOŹNIAK A.: Powłoki ceramiczne na bazie ZrO 2 jako bariery cieplne na denku tłoka silnika spalinowego. Materiały Międzynarodowej Konferencji Naukowo-Technicznej Rozwój środków i systemów transportowych-2002. Wołgograd, Rosja 2002 r., cz. II, s.96-102. [3] NAPADŁEK W., NIEZGODA T., WOŹNIAK A.: Niektóre właściwości powłok ceramicznych na bazie ZrO 2 wytworzonych na stopie PA30. Materiały VIII Międzynarodowego Sympozjum IPM Doskonalenie konstrukcji oraz metod eksploatacji pojazdów mechanicznych. Cz. I, s. 311-316. Warszawa-Rynia, 11-13.12.2002 r. [4] WOŹNIAK A., NAPADŁEK W.: Dyfuzyjność cieplna wybranych materiałów stosowanych w konstrukcji tłoków silników spalinowych. VI Sympozjum Naukowo-Techniczne Silniki spalinowe w zastosowaniach wojskowych, Jurata 22-24.10.2003, s.471-480. [5] ADAMIEC P. i inni: Zastosowanie natryskiwanych warstw ceramicznych jako warstw wierzchnich powierzchni elementów ograniczających przestrzeń spalania. Materiały Konferencji, KONMOT 94. Kraków-Raba Niżna, 1994. [6] MRUK A.: Właściwości silnika z tłokami pokrytymi powłokami termoizolacyjnymi. Materiały Konferencji KONMOT 94. Kraków-Raba Niżna, 1994. THERMAL DIFFUSIVITY MATERIALS APPLIED IN CONSTRUCTION OF COMBUSTION ENGINES SUMMARY The results of investigations of thermal diffusivity materials applied in construction of combustion engines and also heat-insulating ceramic sheaths on base feature ZrO 2 +5%CaO and NiAl 70/30 coating, plotted on a piston web are described in the paper. The studies of the method of plasmic spraying coats were executed. Recenzował prof. Franciszek Binczyk