Title:

Wpływ modyfikacji spoiwa szklanokrystalicznego wiskerami glinoborowymi na mechanizm zużywania się narzędzi ściernych z tlenku glinu : rozprawa doktorska

Alternative title:

Effect of modification of glass-crystalline binder with aluminum borate whiskers on the wear mechanism of alumina abrasive tools

Creator:

Kminikowska, Karolina

Contributor:

Herman, Daniela [Promotor] ; Pędzich, Zbigniew [Recenzja] ; Stachurski, Wojciech [Recenzja]

Subject:

szlifowanie badanie ; ściernica badanie ; materiały ścierne badanie ; wiskery ; ziarna ścierne z tlenku glinu ; spoiwo ceramiczne ; mechanizm zużycia ; inżynieria i technika

Description:

W rozprawie przedstawiono badania nad umocnieniem wybranego spoiwa szklanokrystalicznego wiskerami glinoborowymi, łączącego ziarna ścierne z tlenku glinu. Rozdział pierwszy zawiera wprowadzenie w tematykę podjętą w niniejszej pracy. W rozdziale drugim zamieszczono analizę literatury dotyczącą stanu wiedzy z zakresu budowy i właściwości ziaren ściernych z tlenku glinu i spoiw ceramicznych stosowanych do ich wiązania w narzędzie ścierne, podstaw dotyczących mechaniki kruchego pękania oraz modułu Younga porowatych kompozytów ceramicznych, a także opis mechanizmów zużycia ziaren ściernych i spoiw ceramicznych. Z obszernej analizy tekstów źródłowych wynika, że mechanizm zużycia ceramicznych narzędzi ściernych zdeterminowany jest wieloma czynnikami, m.in. rodzajem ziarna ściernego, właściwościami spoiwa oraz siłą mocowania ziaren ściernych w ściernicy przez spoiwo. Najmniej pożądanym typem zużycia ściernicy jest zużycie wytrzymałościowe (pękanie) mostków wiążących, gdyż zjawisko to prowadzi do szybkiego zużycia objętościowego narzędzia i tym samym nie pozwala na pełne wykorzystanie potencjału skrawnego ziaren czynnej powierzchni ściernicy. Z tego powodu podejmowane są prace badawcze mające na celu podwyższenie właściwości mechanicznych spoiw, które skupione są m.in. na celowej modyfikacji mikrostruktury mostków wytrzymałymi fazami krystalicznymi z jednoczesną kontrolą budowy granicy międzyfazowej. Interesującym lecz dotychczas niewystarczająco zbadanym rozwiązaniem jest wykorzystanie wiskerów ceramicznych jako fazy zbrojącej spoiwo. Na podstawie wniosków z analizy tekstów źródłowych, sprecyzowano cele, hipotezy, problemy badawcze oraz zakres pracy, które zamieszczono w rozdziale 3. W kolejnym rozdziale (rozdział 4.) opisano metodykę przeprowadzonych badań. Rozdział ten zawiera charakterystykę materiałów wykorzystanych do wytworzenia badanych ściernic oraz opis metod badawczych zastosowanych do realizacji założonych celów pracy. Podjęte prace badawcze dotyczyły badań z zakresu zwilżalności ziaren ściernych z tlenku glinu przez wytypowane spoiwo szklanokrystaliczne, określenie wpływu modyfikacji spoiwa szklanokrystalicznego wiskerami glinoborowymi na ewolucję mikrostruktury strefy złącza, wytrzymałość mechaniczną na rozciąganie oraz moduł Younga ściernic z tlenku glinu, badań właściwości eksploatacyjnych ściernic z podstawowym spoiwem szklanokrystalicznym i spoiwem modyfikowanym wiskerami oraz badania morfologii czynnej powierzchni ściernic po procesie szlifowania. Rozdział piąty zawiera wyniki badań oraz ich dyskusję. Wytypowane parametry obróbki cieplnej badanych narzędzi ściernych pozwoliły na krystalizację projektowanych inkluzji, zarówno o charakterze drobnodyspersyjnym (gahnit) jak i wiskerów glinoborowych. Wykazano również, że dla określonych udziałów prekursora wiskerów dodawanego do mas ściernych możliwe jest uzyskanie efektu umocnienia mostków wiążących, co przekłada się na zróżnicowane właściwości mechaniczne ściernic, badane w warunkach statycznych i dynamicznych. Wzrost wytrzymałości na rozciąganie narzędzi z udziałem wiskerów w spoiwie wiążącym jest efektem uruchomienia dodatkowych mechanizmów podwyższających energię pękania, m.in. związanych z wyciąganiem wiskerów z matrycy amorficznej, odchylaniem lub rozgałęzianiem pęknięć. Jednocześnie potwierdzono efekt wzrostu wartości modułu Younga E ściernic wynikający z obecności fazy wiskerowej o wysokim module E (ok. 400 GPa). Osiągnięcie takich efektów pozwoliło na uzyskanie narzędzia ściernego o znacznie zredukowanym udziale spoiwa (Vs = 5,5%), którego charakter zużycia jest odmienny od charakteru zużycia ściernicy bez udziału wiskerów.

Place of publishing:

Koszalin

Publisher:

[s.n.]

Date:

2024

Type:

rozprawa doktorska

Language:

pol

Rights:

Biblioteka Politechniki Koszalińskiej

Access rights:

internet

License:

Creative Commons BY-NC 4.0