Realizované projekty v období 2010 - 2012

Vliv plasticity keramických povlaků na jejich odolnost proti abrazi

SP/2010197

Předmětem projektu je vývoj matematického modelu závislosti plastické deformační energie na odolnosti keramických povlaků proti abrazivnímu opotřebení. Experimentální analýzy budou zahrnovat studium povlaků bodovou zkouškou Berkovichovým nanoindentorem [1], liniovým scratch testem a plošným wear testem na systémech TiAl-Al2O3, Al2O3-ZrO2 a SiC-C. Experimentální práce budou provedeny na nanoindentačním systému Tribodenter TI-950. Model umožní popis závislosti disipace deformační energie při nanoindentaci na nanotvrdosti povlaku, na jeho elastickém modulu a na jeho elastické deformační energii [2]. U vybraných technologií nanášení velmi tenkých povlaků Al2O3, ZrO2 a C [3] bude z okamžiku iniciace mikrotrhlin na rozhraní substrátu a povlaku vyvolané nanoindentací stanovena kohezní pevnost [4]. V souvislosti s tím bude na rozhraní studována i změna kinetiky mikrotrhlin jako funkce skokové změny napjatosti [5]. Studium hodnoty kohezní pevnosti v závislosti na tloušťce povlaku a ve vztahu k velikosti plastické oblasti při indentaci se stane podkladem pro optimalizaci parametrů přípravy povlaků, zejména při požadavku vysoké otěruvzdornosti [6], nízkého koeficientu tření a vysoké houževnatosti. Otěruvdornost bude jednoduše hodnocena scratch testem a kvantifikací ekvivalentní deformační energie [7]. Strukturní desintegrita povlaku a substrátu se při dynamickém zatížení normálovou silou se projevuje výraznou odlišností ve frekvenčním spektru. Toho bude v projektu využito při nedestruktivní kontrole kvality vazby povlaku na substrátu při uplatnění rozdílných technologií přípravy. [1] I. Topic, H.G. Sockel, P. Wellmann and M. Göken, The influence of microstructure on the magnetic properties of WC/Co hard metals, Mater. Sci. Eng. A 423 (2006), pp. 306–312. [2] J. Pirso, M. Viljus and S. Letunovitš, Friction and dry sliding wear behaviour of cermets, Wear 260 (2005), pp. 815–824. [3] P.H. Shipway, D.G. McCartney and T. Sudaprasert, Sliding wear behaviour of conventional and nanostructured HVOF sprayed WC-Co coatings, Wear 259 (2005), pp. 820–827. [4] A.W. Ruff, H. Shin and C.J. Evans, Damage processes resulting from diamond tool indentation and scratching in various environments, Wear 181–183 (1995), pp. 551–562. [5] K. Durst and M. Göken, Micromechanical characterisation of the influence of Rhenium on the mechanical properties in nickel-base superalloys, Mater. Sci. Eng. A 387–389 (2004), pp. 312–316. [6] B. Bhushan, Nano- to microscale wear and mechanical characterisation using scanning probe microscopy, Wear 251 (2001), pp. 1105–1123. [7] S.W. Youn and C.G. Kang, Effect of nanoscratch conditions on both deformation behaviour and wet-etching characteristics of silicon (100) surface, Wear 261 (2006), pp. 328–337.

2010

2010

Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy

SGS

Specifický výzkum VŠB-TUO

Řepka Pavel Ing.