Supertwarde warstwy W-B i W-Ti-B osadzane z tarcz spiekanych metodą SPS. Super-hard films W-B and W-Ti-B deposited from targets sintered by SPS method.
Journal Title: Obróbka Plastyczna Metali - Year 2019, Vol 30, Issue 2
Abstract
Z rosnącym zapotrzebowaniem na niezawodne, a jednocześnie zapewniające dużą wydajność, narzędzia do skrawania i obróbki plastycznej, coraz większego znaczenia nabiera rozszerzająca się grupa supertwardych ceramik przewodzących prąd. Materiały te dobrze rokują w związku z rozwiązaniem problemów tradycyjnych materiałów narzędziowych, których niedoskonałości obejmują wysoką cenę (azotek krzemu, azotek boru), niezdolność do cięcia stopów żelaza w wyniku reakcji chemicznych (diament), niestabilność w obecności wilgoci (azotek boru) i względnie małą twardość (węglik wolframu). Również rosnący popyt na powłoki ochronne o wysokiej twardości, o dobrych właściwościach sprężystych i stabilności termicznej powoduje, że badania nad nowymi systemami materiałowymi prowadzone są coraz intensywniej. Pomimo że azotki metali przejściowych są już z powodzeniem stosowane do różnych zadań w przemyśle samochodowym i lotniczym, poszukiwanie ulepszonych materiałów jest tematem wciąż aktualnym. W pracy przedstawiono badania nad osadzaniem cienkich powłok z nowych supertwardych materiałów (SHM), którymi są borki wolframu. Dodatkowo zbadano wpływ domieszkowania tych materiałów tytanem. Warstwy osadzane były metodą ablacji laserowej PLD. Tarcze do osadzania zsyntetyzowane zostały metodą spiekania plazmowego SPS proszków boru i wolframu o stosunku atomów 4,5 do 1. Osadzane z użyciem lasera warstwy mają skład stechiometryczny podobny do użytych tarcz. W warstwach tych dominuje faza WB3. Badania przeprowadzone z użyciem SEM, XRD i nanoindentacji wykazały, że skład fazowy tarcz jest odwzorowany w warstwach osadzonych laserem. Wszystkie uzyskane warstwy są bardzo twarde i stabilne termicznie. Warstwy osadzane laserem odznaczają się dużą chropowatością. Domieszkowanie tytanem zwiększa ilość fazy WB3 w spiekanych tarczach i osadzanych warstwach oraz zmniejsza ilość i wielkość naniesionych na powierzchnię cząstek. With increasing demand for high-performance and long-lasting cutting and forming tools, the members of this expanding class of superhard metals hold promise to address the shortcomings of traditional tool materials. Those shortcoming include their high cost (silicon nitride, cubic boron nitride, and diamond), their inability to cut ferrous metals due to chemical reactions (diamond), instability in the presence of humidity (cubic boron nitride) and relatively low hardness (tungsten carb ide). Also the increasing industrial demand for protective coatings with high hardness, good elastic properties and thermal stability calls for the investigation of new material systems. Although transition metal (TM) nitrides are successfully applied for different tasks in automotive or aerospace industries, the search for mproved materials is an ongoing topic, being far from its end. In this work the study on deposition of thin films made of new super-hard materials (SHM) such as tungsten boride are presented. Additionally, the influence of doping by titanium of those materials is investigated. Investigated films were deposited by the pulsed laser deposition method. The used targets were synthetized by SPS method. The powders of boron and tungsten in 4.5 to 1 molar faction were used. The films deposited by PLD method have stoichiometric composition such as used targets. The WB2 and WB3phase are dominant. Research carried out using SEM, XRD and anoindentation test showed that the phase composition of the targets is more important in the case of laser deposition than magnetron. All obtained layers are very hard and thermally stable. In the case of magnetron sputtering, smooth layers were obtained while the layers deposited by the laser have a very high roughness. Titanium doping increases the amount of WB3 phase in the sintered discs, while it has no significant effect on the properties of the deposited layers.
Authors and Affiliations
Rafał Andrzej Psiuk, Hanna Słomińska, Jacek Hoffman, Tomasz Mościcki
Keywords
Related Articles
- EP ID EP606863
- DOI -
- Views 29
- Downloads 0
Badanie zwilżania ciekłym cynkiem blach stalowych po obróbce plastycznej. Investigations of liquid zinc wetting of steel sheets after plastic treatment
Niniejsza praca powstała w ramach realizacji projektu badawczego mającego na celu opracowanie i wdrożenie technologii recyklingu poprodukcyjnych odpadów taśmy stalowej. W ramach prowadzonych prac wykonano procesy oczyszc...
Wpływ walcowania asymetrycznego na zimno na strukturę i właściwości mechaniczne taśmy ze stali S235. Effect of cold asymmetric rolling on the structure and mechanical properties of S235 steel strip
W artykule opisano badania walcowania na zimno metodą ASR (asymmetric rolling – walcowanie asymetryczne) stali konstrukcyjnej S235 stosowanej w budowie maszyn. Płaskowniki ze stali S235 znajdują zastosowanie m.in. przy p...
Możliwości wykorzystania zjawiska anomalnego tarcia stopu aluminium 2017 o strukturze nanometrycznej. Anomalous friction behavior of 2017 nanostructured aluminium alloy and prospects of its utilization.
Materiały łożyskowe na bazie aluminium są szeroko stosowane w przemyśle samochodowym. Jedną ze szczególnych zalet tych materiałów jest oszczędność na masie przy użyciu stopów aluminiu m. Jednakże wpływ submikro- i nanost...
Zmiany właściwości reologicznych wybranych stopów AlMg w próbie ściskania. Changes of the rheological properties of selected AlMg alloys in compression test
W pracy zaprezentowano metodę wyznaczania krzywych umocnienia stopów AlMg: 5754, 5083, 5019 oraz 5XXX w oparciu o próbę ściskania cylindrycznych próbek o średnicy 10 mm i wysokości 12 mm. Badania przeprowadzono za pomocą...
Wpływ temperatury i prędkości odkształcania na naprężenie uplastyczniające blach ze stopu magnezu AZ31. Effect of temperature and strain rate on flow stress of AZ31 magnesium alloy sheets
Praca dotyczy badań właściwości mechanicznych jednego ze stopów magnezu, który ze względu na jego mały ciężar właściwy jest coraz częściej wykorzystywany w przemyśle motoryzacyjnym, w celu obniżenia masy elementów konstr...