Badania odporności na zużycie ścierne potencjalnych materiałów narzędziowych *

STRESZCZENIE: W artykule przedstawiono wyniki wysokotemperaturowych badań odporności na zużycie ścierne przeprowadzonych metodą ball-on-disc. Kompozyty o składzie 70% masowych TiN i 30% masowych TiB₂ otrzymano metodą spiekania iskrą elektryczną SPS (spark plasma sintering). Proces spiekania nanoproszków prowadzono w temperaturze 2100 °C, a mikroproszków – w temperaturze 1600 °C. W obu przypadkach czas spiekania wynosił 5 min. Zmierzono wybrane właściwości fizyczne i mechaniczne. Średni współczynnik tarcia w temperaturze 700 °C kompozytu TiN–TiB₂ uzyskanego z nanoproszków wyniósł 0,52, a kompozytu wytworzonego z mikroproszków – 0,74. Badania składu fazowego powierzchni po testach tribologicznych potwierdziły występowanie w tych kompozytach nie tylko TiN i TiB₂, lecz także faz hBN i TiO₂.

SŁOWA KLUCZOWE: azotek tytanu, dwuborek tytanu, test tribologiczny, kompozyt ceramiczny

ABSTRACT: This paper presents results of the high temperature tribological research work using ball-on-disc method. The 70wt% TiN and 30%wt TiB₂ composite samples were obtained by spark plasma sintering (SPS) method from nano- and micropowders. Sintering parameters were 2100 °C and 1600 °C respectively for nano- and micropowders, sintering duration was 5 minutes. Selected physical and mechanical properties were measured. Average friction coefficient values of the TiN/TiB₂ composite material were 0.52 and 0.74 for the nanopowders and for the micropowders samples respectively. XRD surface phase tests performed after tribological tests revealed not only TiN and TiB₂ content, but also hBN and TiO₂ phases in samples obtained from both nano- and micropowders.

KEYWORDS: titanium nitride, titanium diboride, tribological test,ceramic composite

BIBLIOGRAFIA / BIBLIOGRAPHY:

• Laszkiewicz-Łukasik J., Jaworska L., Putyra P., Cygan S., Cyboroń J. „Badania właściwości tribologicznych ceramiki borkowej w temperaturach do 800 °C”. Mechanik. Nr 2 (2015): s. 213÷222.
• Stolarz S. „Wysokotopliwe związki i fazy”. Katowice: Wyd. Śląsk, 1974.
• Klimczyk P. „Badania tribologiczne ceramiki narzędziowej metodą Ball-on-Disc”. Mechanik. R. 85, nr 11: s. 953÷956.
• Grabis J., Šteins I., Rašmane D. “Preparation and Spark Plasma Sintering of Nanoparticles in Ti-B-N System”. Euro PM2012 – Hardmetals: Cermets & Ceramics. (2012): s. 95÷99.
• Wyżga P. „Wpływ warunków procesu spiekania na wybrane właściwości kompozytu TiN–TiB₂”. Praca doktorska. 2015.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2016.2.12