Upload
toan
View
20
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Alkalmazott kemény anyagok összetételének és kémiai állapotának vizsgálata igénybevétel (kopás) előtt és után. Frank György, Berzsenyi Dániel E. Gimnázium, Sopron. MTA MFA NYÁRI ISKOLA 2011. Mentor: Kótis László. Szénszálas Kompozit. Alkalmazás: - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Alkalmazott kemény anyagok összetételének és kémiai állapotának vizsgálata igénybevétel
(kopás) előtt és után
Frank György,Berzsenyi Dániel E. Gimnázium,
Sopron
Mentor: Kótis László
MTA MFA NYÁRI ISKOLA 2011
Szénszálas Kompozit• Alkalmazás:
– Felhasználása széleskörű (sporteszközöktől az építőiparig).
• Tulajdonságok:– KÖNNYŰ.– Nagy a szakítószilárdsága.– A szénszálak vastagsága néhány µm.– Hosszuk mm-es nagyságrendű.
Vizsgálati módszereink I.Mesterséges mechanikai igénybevétel - koptatás tribométerrel
Golyó
Ft : Tangenciális erőFn : Merőleges erő
Súrlódási tényező
Vizsgálati módszereink II.• Kopási nyomok felületi szerkezetének vizsgálata• Erre alkalmas eszköz lehet:
– PEM (Pásztázó elektronmikroszkóp)
Vizsgálati módszereink III.• A kopás során változhat a felületi kémiai összetétel – atomi szintű változások.
• Vizsgálási módszer:
– XPS (Röntgen fotoelektron spektroszkópia)
Eredményeink
Súrlódási együttható szakaszos változása
Koptatási görbék: 10N, nyom átmérő 2.4 mm, 7000 kör, Cr - acél golyó
A golyó behatolási mélységének változása; max. behatolás 55 µm
Súrlódási együttható görbe I. szakasza
Koptatási görbék: 10N, nyom átmérő 3.5 mm, 1000 kör, Cr - acél golyó
A golyó behatolási mélységének változása; max. behatolás 15 µmA kis súrlódás miatt szinte nincs
bemélyedés
Alacsony súrlódási tényezőjű anyagréteg - csak mátrix anyag (ragasztó)
Súrlódási együttható görbe II-III. szakasza
Koptatási görbék: 10N, nyom átmérő 2.0 mm, 3000 kör, Cr - acél golyó
A golyó behatolási mélységének változása; növekvő súrlódási
együttható – növekvő behatolás max. behatolás 29 µm
II. Erősen növekvő súrlódási együttható - Szénszál szövésű réteg elérése, folyamatos a szálak morzsolódása
III. Telítődés – apró szén szemcsék + ragasztó (mátrix)
PEM felvételek a vizsgált mintákról
15 m70 m
Nem koptatott felület
A felületi kémiai állapotok változása a kopás miatt: XPS vizsgálat
Tipikus szén XPS spektrum
Csúcsalak vizsgálat sértetlen és koptatott felületű mintákon
Rö
ntg
en f
orr
ásu
nk
hʋ
= 1
486.
67 e
V
Terület érték Terület értéknem
koptatottnem
koptatott koptatott koptatott1-es csúcsalak
4864 29% 7108 39%2-es csúcsalak
10794 63% 9771 53%3-as csúcsalak
1399 8% 1568 8%
Összefoglalás•A választott kemény anyagnál szakaszos kopási görbe volt megfigyelhető. Ennek magyarázatára egy kopási modelt tételeztünk fel.•A feltételezett mechanizmust részben igazolták a PEM vizsgálatok További bizonyítékot részletesebb kísérletek elvégzése adhatna: pl. koptatás magasabb hőmérsékleten (mátrix anyag lágyulása)•A koptatott és a sértetlen mintákon végzett XPS vizsgálatok kimutatták a C felületi kémiai kötésállapotainak megváltozását.
Köszönöm a figyelmet, a segítségeket és a lehetőséget !