Mikroštruktúra a mechanochemická technika v prípade cermetov TiTaCN-Co. To bolo predmetom záujmu slovensko-španielskeho vedeckého tímu, ktorý svoju prácu predstavil namedzinárodnej vedeckej konferencie ICMEM 2016 (International Conference on Manufacturing Engineering and Materials) ešte v lete 2016.
Cieľom konferencie bolo rozobrať rôzne aspekty pokroku v oblasti (ne)konvenčných výrobných technológií. Práve tie sú totiž podľa organizačného tímu potrebné pre zvýšenie konkurencieschopnosti priemyslu s ohľadom na udržateľný rozvoj, zachovanie životného prostredia a prírodných zdrojov.
Konferenciu ICMEM 2016 zorganizovala Fakulta výrobných technológií TUKE so sídlom v Prešove, pod záštitou dekana fakulty prof. Ing. Jozefa Zajaca, CSc., v spolupráci s Ústavom geoniky AV ČR, v. v. i Ostrava – Poruba pod záštitou riaditeľa prof. RNDr. Radima Blahetu, CSc.
Vedeckou prácou s názvom: „TiTaCN-Co cermety pripravené mechanochemickou technikou: mikroštruktúra a mechanické vlastnosti“ sa zaoberal tím v zložení: Martin Fides, Pavol Hvizdoš, Ján Balko z Ústavu materiálového výskumu SAV so sídlom v Košiciach. Ústav materiálových vied v španielskej Seville zastupovali Ernesto Chicardi a Francisco J. Gotor.
Rozdiel medzi jedno- a dvojkrokovým frézovaním
Predmetom ich práce bola mikroštruktúra a mechanická charakteristika cermetov (Ti, Ta) (C, N) – Co postavených na báze tuhého roztoku, pripravených dvoma mechanochemickými spôsobmi syntézy (jedno- a dvojkrokového frézovania) a beztlakového spekania v ochrannej atmosfére hélia. Materiály v zložení TixTa1-xC0.5N0.5-20%Co s dvoma rôznymi pomermi Ti /Ta (x = 0,9 a x = 0,95) boli vyvinuté v snahe pripraviť štyri skupiny experimentálnych materiálov.
„Mikroštruktúry boli pozorované s použitím konfokálnej mikroskopie a veľkosť zrna bola hodnotená pomocou analýzy obrazu. Mechanické skúšky sa vykonávali na špeciálnom nano-zariadení a bolo získané odsadenie Young’s modulov. Mechanické vlastnosti jednotlivých fáz boli merané pomocou samostatnej metódys maximálnym zaťažením (40 mN / ako minimálna rýchlosťzaťažovania, s maximálnou dobou zdržania 10 pre každú zarážku),“ vysvetľujú na úvod svojej štúdie vedci.
Výsledné mechanické vlastnosti boli porovnateľné s hodnotami typických priemyselných tvrdokovových cermetov. „Dvojstupňové frézovanie malo za následok jemnejšie mikroštruktúry, ale bol zistený širší rozsah zrnitosti,“ konštatoval vedecký tím. Nebola podľa nich nájdená žiadna významná závislosť medzi mechanickými vlastnosťami a počtom stupňov frézovania. „Avšak materiály s vyšším obsahom Ta ukázali mierne vyššie odsadenie modulu pružnosti,“ uvádza sa vo vedeckom liste.
V závere vedci zosumarizovali získané poznatky:
- Dvojstupňové frézovanie obvykle vedie k jemnejšej mikroštruktúre, ale s oveľa širším rozptýlením veľkosti zŕn.
- Vhodnosť prístrojového odsadenia na meranie mechanických vlastností v rôznych fázach, ako aj vlastnosti materiálu boli preukázané ako celok.
- Nízke zaťaženie odsadenia (20 mN) bolo použité pre meranie tvrdosti a pružnosti modulu jednotlivých zložiek mikroštruktúry.
- Experimentálne materiály majú podobné hodnoty tvrdosti a modulu pružnosti s ohľadom na experimentálne chyby merania.
- Výsledky ukazujú, že spôsoby jedno- a dvojkrokového frézovaniavedú k malým rozdielom na mikroúrovni, ale materiály mali porovnateľné makroskopické hodnoty tvrdosti a modulu; to znamená, že jednokrokovým frézovaním sa dosahuje dostatočná kvalita mikroštruktúr.
Autori v závere práce uviedli, že uznávajú finančnú podporu projektu APVV-0108-12 (ConCer).
Spracovala: Slávka Habrmanová, NCP VaT pri CVTI SR
Autorizoval: prof. Ing. Sergej Hloch, PhD., TUKE
Ilustračné foto: Pixabay.com
Zdroj: ICMEM 2016, sciencedirect.com
Uverejnila: ZVČ