Obsah I II
Úvod
3
Literární rozbor
5
1
Mechano-fyzikální podstata frikˇcního procesu 1.1 Klasická teorie tˇrení . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.1 Základní složky tˇrení . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 Bowdenova teorie tˇrení . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5 5 5 6
2
Rozdˇelení frikˇcních kompozitu˚ 2.1 Složení frikˇcních kompozit˚u 2.1.1 Pojivo . . . . . . . . 2.1.2 Zpevˇnující vlákna . . 2.1.3 Modifikátory tˇrení . 2.1.4 Plniva . . . . . . . .
. . . . .
6 7 7 8 8 9
. . . . . . . . .
9 9 10 11 11 12 12 12 12 13
3
III 4
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
Metody studia frikˇcních materiálu˚ 3.1 Frikˇcní testy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1.1 Uspoˇrádání testu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2 Rentgenová difrakˇcní analýza . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.1 Vznik rentgenového záˇrení . . . . . . . . . . . . . . 3.2.2 Interakce rentgenového záˇrení s krystalovou mˇrížkou 3.2.3 Prášková difrakce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3 Mikroskopie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.1 Svˇetelná mikroskopie . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.2 Elektronová mikroskopie . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . .
. . . . . . . . .
. . . . .
. . . . . . . . .
. . . . .
. . . . . . . . .
. . . . .
. . . . . . . . .
. . . . .
. . . . . . . . .
. . . . .
. . . . . . . . .
. . . . .
. . . . . . . . .
. . . . .
. . . . . . . . .
. . . . .
. . . . . . . . .
Experimentální cˇ ást
15
Charakteristika vybraných typu˚ kompozitu˚ 4.1 Použité materiály . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2 Pˇríprava vzork˚u . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2.1 Složení . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
15 15 15 15
5
Hodnocení frikˇcních parametru˚
16
6
Studium frikˇcních vrstev a zmˇen v pruˇ ˚ rezu vzorku
17
7
Studium fázových zmˇen bˇehem pusobení ˚ vysokých teplot
17
IV 8
9
V
Diskuze a vyhodnocení výsledku˚
19
Hodnocení stability frikˇcního koeficientu 8.1 Vzorky s obsahem SiC . . . . . . . . 8.2 Vzorky s obsahem Al2 O3 . . . . . . . 8.3 Semi-metalické vzorky . . . . . . . . 8.4 Vzorky s obsahem vermikulitu . . . . 8.5 Opotˇrebení vzork˚u . . . . . . . . . .
. . . . .
19 19 20 21 21 22
. . . . . .
23 23 24 26 26 27 28
Zmˇeny fázového složení kompozitu 9.1 Zmˇeny v SiC . . . . . . . . . 9.2 Karbonizace Twaronu . . . . . 9.3 Zmˇeny ve wollastonitu . . . . 9.4 Tvorba barytového filmu . . . 9.5 Zmˇeny ve vermikulitu . . . . . 9.6 Semi-metalické vzorky . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
Závˇer
. . . . .
. . . . . .
. . . . .
. . . . . .
. . . . .
. . . . . .
. . . . .
. . . . . .
. . . . .
. . . . . .
. . . . .
. . . . . .
. . . . .
. . . . . .
. . . . .
. . . . . .
. . . . .
. . . . . .
. . . . .
. . . . . .
. . . . .
. . . . . .
. . . . .
. . . . . .
. . . . .
. . . . . .
. . . . .
. . . . . .
. . . . .
. . . . . .
. . . . .
. . . . . .
. . . . .
. . . . . .
. . . . .
. . . . . .
. . . . .
. . . . . .
. . . . .
. . . . . .
. . . . .
. . . . . .
29
2
ˇ Cást I
Úvod Automobilové brzdy byly dˇríve vyrábˇeny s použitím karcinogenního azbestu. Spojené Státy zavedly zákaz všech druh˚u azbestu okolo roku 1989. Všechny jeho formy jsou karcinogenní, ale i tak byl tento zákaz v roce 1991 zrušen kv˚uli ˇradˇe stížností na obtížnost hledání bez-azbestových alternativ. Existující užití azbestu jsou tedy stále povolena, ale všechna další nová jsou zakázána. V Evropˇe platí podobná naˇrízení od roku 1985. Poptávka po bezpeˇcných bez-azbestových brzdových destiˇckách odstartovala intenzivní výzkum a vývoj poˇcátkem 90. let s cílem najít vhodné náhrady za azbest. Výrobci frikˇcních materiálu pro brzdy zaˇcali brzy používat bez-azbestové alternativy, každý s vlastním složením výsledného kompozitu. Automobilová brzda funguje tak, že mˇení kinetickou energii automobilu na teplo. Bˇehem brzdˇení vzniká teplo kontaktem dvou povrch˚u, disku a brzdové destiˇcky. Toto teplo je pak pˇrenášeno do okolí. Z toho vyplývají také požadavky na moderní brzdové destiˇcky. Frikˇcní kompozit: • musí mít dostateˇcnˇe vysoký frikˇcní koeficient s diskem rotoru • nesmí degradovat cˇ i se rozpadat vlivem vysokých teplot tak, že dojde k prudké zmˇenˇe frikˇcního koeficientu • musí vykazovat stabilní frikˇcní koeficient s diskem rotoru Teplota na povrchu brzdové destiˇcky má rozhodující vliv na tˇrení a opotˇrebení materiálu. Za teplotu na frikˇcním povrchu lze považovat teplotu ve vrstvˇe do deseti mikron˚u pod povrchem, kde se z materiálu vytrhávají cˇ ásteˇcky cˇ i vrstvy o rozmˇerech nˇekolika atom˚u. Mˇeˇrení této teploty je pravdˇepodobnˇe jedním z nejobtížnˇejších problém˚u tribologie. Bˇehem frikˇcního testu m˚užeme mˇeˇrit tˇri teploty: 1. Teplota brzdové destiˇcky, okolní teplota 2. Lokalizovaná teplota povrchu blízko místa dynamického kontaktu 3. Pˇrechodná, úzce lokalizovaná teplota na malých plochách povrchu, tzv. „hot spots” Vˇetšina mˇeˇrících systém˚u mˇeˇrí první, „objemovou” teplotu. Pˇresnˇejší mˇeˇrení teploty na povrchu tedy pˇredstavuje znaˇcný problém. Teplotu na povrchu lze relativnˇe pˇresnˇe odhadnout sledovᡠním fázových zmˇen na zatíženém povrchu. Cást povrchu m˚uže být zkoumána pomocí fázové a elementární analýzy cˇ i mikroskopie. 3
Tato práce si klade za cíl zjistit, které z vybraných frikˇcních kompozitních materiál˚u nejlépe splˇnují podmínky kladené na materiály pro brzdové destiˇcky automobil˚u. Nepˇrímou metodou stanovení teploty na povrchu vzorku pˇri frikˇcním zatˇežování se prostudují možnosti této metody pro nekovové frikˇcní kompozity. Metoda je založena na temperování materiálu v urˇcité atmosféˇre a následným porovnáním zmˇen (napˇr. fázového složení) na povrchu vzorku frikˇcnˇe testovaného a temperovaného.
4
ˇ Cást II
Literární rozbor 1
Mechano-fyzikální podstata frikˇcního procesu
Tˇrení je mechanický odpor (síla) p˚usobící proti pohybu pevného tˇelesa, které je v dotyku s jiným pevným tˇelesem nebo s tekutinou; napˇr. tˇrení smykové (smyk pevných rovinných ploch), tˇrení valivé (valení rotaˇcního tˇelesa po rovinné podložce) a tˇrení viskózní (pohyb pevného tˇelesa ve viskózním prostˇredí). Tˇrení pˇri bezprostˇredním dotyku tuhých tˇeles se oznaˇcuje jako suché (tˇrení bez maziva), tˇrení kapalinné vzniká u funkˇcních ploch, které jsou dokonale oddˇeleny souvislou vrstvou maziva nebo jiného média (tˇrení na vzduchovém polštáˇri ap.). Pˇrechodovou oblastí mezi tˇrením suchým a tˇrením kapalinným je tˇrení polosuché (polo-kapalinné), kdy z vrstvy maziva vystupují vrcholy nerovností povrchu. Oproti pojmu tˇrení je rozlišován pojem opotˇrebení, které je definováno jako progresivní ztráta materiálu pˇri pohybu jednoho tˇelesa po druhém. Pˇri žádoucím opotˇrebení hovoˇríme o obrábˇení. Prostˇredkem ke snížení tˇrecího odporu je lubrikace, která jednak snižuje koeficient tˇrení a snižuje opotˇrebení vlivem mazadel (lubrikant˚u). Lubrikanty mohou zajišt’ovat tzv. kapalinné tˇrení.
1.1
Klasická teorie tˇrení
Podle klasické teorie tˇrení je tˇrecí síla FT úmˇerná normálové síle FN a p˚usobí proti smˇeru pohybu tˇelesa po podložce. Platí tedy vztah: FT = f ∗ FN (1) Tˇrecí síla Ft tedy nezávisí na geometrii povrchu (ploše kontaktu). Koeficient tˇrení f je poˇcítán v okamžiku, kdy se tˇelesa dají do vzájemného relativního pohybu. Jedná se tedy o statický koeficient tˇrení. Tato teorie vyhovuje zejména teorii suchého klouzání. 1.1.1
Základní složky tˇrení
• Tˇrení vzniká mezi tˇelesy ve vzájemném kontaktu vlivem mezimolekulárnˇe – mechanických interakcí. • Tˇrení ovlivˇnují faktory, jako : – materiál 5
– povrch – historie vzájemných interakcí • Mechanická složka tˇrení se projevuje deformací povrchových nerovností. • Pˇri deformaci tuhým povrchem se projevuje tvorba rýh. • Jestliže se uvádˇejí do pohybu dva hladké povrchy (sklo, leštˇený kov), porušují se adhezní síly mezi povrchy. • Princip klouzání (lubrikace) spoˇcívá v oddˇelení tˇrecích povrch˚u (kapalinné tˇrení).
1.2
Bowdenova teorie tˇrení
Teorie vychází z pˇredpokladu, že na poˇcátku je mezi povrchy málo kontakt˚u. Na površích jsou nerovnosti, u nichž pˇrítlaˇcná síla FN vyvolá na malých plochách kontakt˚u vysoký tlak. Vysoký tlak vyvolává vzr˚ust teploty. Stlaˇcením míst kontakt˚u roste plocha kontaktu AR . Vlivem vzr˚ustu teploty pak dochází k „natavení“ míst kontakt˚u a pro jejich oddˇelení je potˇreba tˇrecí síly. FT = τS ∗ AR
(2)
τ S je smyková pevnost slabšího ménˇe pevného materiálu AR je reálná plocha kontakt˚u U kov˚u dochází vlivem lokálního tlaku p k deformaci až do okamžiku, kdy poklesne tlak na py , tj. do okamžiku tlaku na mezi kluzu. Zatížení se tak udrží bez další deformace. Pro pˇrípad rovnováhy platí: FN FN ⇒ AR = =⇒ FT = py = AR py
2
τS py
∗ FN ⇒ f =
τS py
(3)
Rozdˇelení frikˇcních kompozitu˚
Moderní frikˇcní kompozity jsou bez-azbestové kompozitní materiály, nejˇcastˇeji s organickým pojivem. Jejich složení je výsledkem hledání rovnováhy mezi r˚uznými (ˇcasto protich˚udnými) mechanickými a fyzikálnˇe-chemickými vlastnostmi. Napˇríklad frikˇcní kompozit pro automobilový pr˚umysl by mˇel mít tyto základní vlastnosti: • relativnˇe vysoký frikˇcní koeficient za r˚uzných okolních podmínek 6
• stabilní a pˇredvídatelný dynamický frikˇcní koeficient pˇri r˚uzných teplotách (od -40 °C až po 1200 °C na povrchu) • minimální opotˇrebení • dostateˇcnou pevnost aby odolal prasknutí • odolnost proti korozi a vlivu vody, soli, písku a prachu • dostateˇcnou tepelnou vodivost • nízkou cenu základních materiál˚u a nízké výrobní náklady
2.1
Složení frikˇcních kompozitu˚
Složení konkrétních kompozit˚u se m˚uže velice lišit podle podmínek pro které jsou konstruovány. Vˇetšina z nich ale bude mít komponenty uvedené v 1: Typ komponenty Pojivo
Vlákna Kovové cˇ ástice Tuhý lubrikant Abrazivum
Používané materiály fenolická pryskyˇrice, epoxidová pryskyˇrice, silikáty, guma, dehty, asfalt skelná, aramidová, uhlíkatá, keramická, mˇedˇená, bronzová, ocelová, minerální Cu, Cu-Zn, Cu-Sn, Zn, Fe, Al grafit, PbS, ZnS, MoS2 , Sb2 S3 MgO, SiC, Al2 O3 , SiO2 , ZrSiO4 , Cr2 O3
Organické plnivo
novolak
Anorganické plnivo
vermikulit, BaSO4 , CaCO3 , Ca(OH)2 , MgO
Hlavní funkce pojivo
zpevnˇení kompozitu zvýšení frikˇcního koeficientu zabraˇnují pˇrichytávání na rotor modifikace tˇrení, cˇ ištˇení povrchu rotoru redukce nízkoteplotního opotˇrebení redukce vysokoteplotního opotˇrebení
Tabulka 1: Složení frikˇcních kompozit˚u 2.1.1
Pojivo
Tvoˇrí 20-40% objemu frikˇcního kompozitu a je jeho hlavní souˇcástí. Je d˚uležitˇejší než kterákoliv jiná souˇcást, protože urˇcuje mechanické vlastnosti a pˇredevším tepelnou kapacitu a vodivost kompozitu. Volba pojiva je velice d˚uležitá, protože pojivo drží pohromadˇe všechny ostatní soucˇ ásti kompozitu. Pokud by docházelo ke strukturním zmˇenám v pojivu, tak by došlo snadno ke zniˇcení dalších funkˇcních cˇ ástí, jako zpevˇnujících vláken a abraziva. Pojivo tedy musí odolávat 7
vysokým teplotám. Z tohoto d˚uvodu by epoxidové a kˇremíkem modifikované pryskyˇrice byly ideálním pojivem pro vˇetšinu použití. Ostatní pojiva musí být vždy upravena pro danou aplikaci, tak aby nedocházelo k jejich degradaci p˚usobením vysokých teplot. 2.1.2
ˇ Zpevnující vlákna
Zpevˇnující vlákna mají mnohem vˇetší vliv na mechanické vlastnosti frikˇcního materiálu (modul pružnosti, pevnost) než na jeho tribologické vlastnosti. Abychom dosáhli tˇechto vlastností musí být vlákna rozptýlená tak, aby se mohla pˇrekrývat. Na vlastnosti materiálu má také vliv: • orientace vláken • rozmˇer vláken (ovlivˇnuje rozložení napˇetí mezi matricí a vlákny) • pˇrilnavost pojiva k vlákn˚um (ovlivˇnuje pˇrenos energie mezi matricí a vlákny) • pevnost vláken • velikost a tvar vláken (množství koncentrátor˚u napˇetí) Vlákna používané ve frikˇcních materiálech lze rozdˇelit do cˇ tyˇr hlavních skupin: 1. skelná 2. syntetická - aramidová (Kevlar, Twaron), uhlíkatá, keramická 3. kovová - mˇed’, ocel, železná vlna 4. minerální Uhlíkatá vlákna zlepšují stabilitu frikˇcního koeficientu pˇri vysokých teplotách, aramidová vlákna zlepšují pevnost a odolnost proti opotˇrebení, skelná a keramická snižují tepelnou vodivost ale zvyšují vysokoteplotní pevnost a frikˇcní koeficient podobnˇe jako kovové modifikátory tˇrení. Protože tyto vlákna mají široké spektrum vlastností, jsou cˇ asto používány ve vybraných kombinacích. 2.1.3
Modifikátory tˇrení
Modifikátory tˇrení jsou do frikˇcních kompozit˚u pˇridávány k úpravˇe výsledného frikˇcního koeficientu. Dˇelí se na dvˇe hlavní skupiny: lubrikanty snižují frikˇcní koeficient a opotˇrebení, pˇrispívají k vˇetší stabilitˇe frikˇcního koeficientu 8
abraziva zvyšují frikˇcní koeficient a opotˇrebení, zp˚usobují vyšší nestabilitu frikˇcního koeficientu Je tedy d˚uležité zvolit takový pomˇer lubrikant˚u a abraziv aby byl frikˇcní koeficient dostateˇcnˇe stabilní a zároveˇn dostateˇcnˇe vysoký. 2.1.3.1 Lubrikanty Hlavní funkcí lubrikant˚u je stabilizace frikˇcního koeficientu bˇehem brzdˇení, pˇredevším za vysokých teplot. Bˇežnˇe užívanými lubrikanty jsou sulfidy kov˚u a grafit. Grafit je cˇ asto používán proto, že snadno vytváˇrí vrstvu na rotoru, která zajišt’uje stabilní frikˇcní koeficient. Grafit také zlepšuje celkovou tepelnou vodivost, ale díky své velmi slabé vazbˇe na fenolické pryskyˇrice snižuje pevnost celého kompozitu. I samotná tepelná vodivost má sv˚uj limit. Pokud je pˇríliš vysoká, m˚uže dojít k pˇrehˇrívání dalších souˇcástí brzdového ústrojí a k fatální chybˇe vinou pˇrehˇrátí. Dalším cˇ asto používaným lubrikantem je sulfid antimonitý, který má podobné lubrikaˇcní vlastnosti jako grafit, ale lépe se váže na fenolické pryskyˇrice a nemá tak vysokou tepelnou vodivost. 2.1.3.2 Abraziva Abraziva ve frikˇcním materiálu pˇredevším zvyšují frikˇcní koeficient ale také opotˇrebení rotoru. Odstraˇnují oxidy železa a další nežádoucí vrstvy vzniklé bˇehem brzdˇení. Nicménˇe frikˇcní materiály s vyšším obsahem abraziv vykazují vˇetší nestabilitu frikˇcního koeficientu. Mezi bˇežnˇe používaná abraziva patˇrí tvrdé cˇ ásteˇcky oxid˚u kov˚u a silikát˚u. Abraziva musí být alespoˇn tak tvrdá aby byla schopna alespoˇn obrousit materiál rotoru (vˇetšinou litina). Vˇetšinou mají tvrdost na Mohsovˇe stupnici 7 - 8. 2.1.4
Plniva
Plniva jsou do brzdových destiˇcek pˇridávána pˇredevším z d˚uvodu lepší zpracovatelnosti nebo ke snížení ceny výsledného kompozitu. Kromˇe tˇechto hlavních funkcí mívají plniva ještˇe funkce vedlejší, napˇríklad omezení hluku (pro kompozity s vyšším obsahem kovových cˇ ástí) nebo zlepšení tepelné stability. Volba plniv tedy vždy závisí na konkrétním frikˇcním kompozitu a na jeho použití.
3 3.1
Metody studia frikˇcních materiálu˚ Frikˇcní testy
Frikˇcní testy jsou provádˇeny k zhodnocení a porovnání materiálu pˇri designu strojových soucˇ ástí. Výstupem tˇechto test˚u je frikˇcní koeficient a míra opotˇrebení. Pomocí test˚u se vybere 9
nˇekolik nejlepších kandidát˚u a ty jsou posléze zkoušeny na reálném stroji v reálných podmínkách. Kv˚uli zkrácení délky tˇechto test˚u se testy provádí v kratších cˇ asech než je požadovaná doba životnosti. Sbˇerem tribologických dat bˇehem testu lze životnost dílu pˇredvídat. Zrychlené frikˇcní testy by mˇely pˇresnˇe simulovat reálné podmínky provozu pro které je daný díl cˇ i materiál konstruován. Pokud jsou tyto testy vykonány správnˇe, pak lze empiricky stanovit urychlující faktor mezi simulovaným a funkˇcním testem. 3.1.1
Uspoˇrádání testu
Správná simulace zajišt’uje identické podmínky pˇri testu, jako v reálném provozu. Vzhledem ke komplexnosti procesu a neúplnému porozumˇení mechanismu opotˇrebení je vývoj testovacích metod z velké cˇ ásti založen na metodˇe pokus-omyl. Existuje mnoho i komerˇcnˇe dostupných testovacích zaˇrízení s r˚uzným uložením a konstrukcí. Pin-on-Disk V tomto uspoˇrádání je „pin” upevnˇen stacionárnˇe a disk se pod ním toˇcí (obr. 1). Upevnˇený vzorek m˚uže mít r˚uzný tvar, napˇríklad koule, válec, destiˇcka. Tento test je jedním z nejpoužívanˇejších pˇri vývoji materiál˚u pro tribologické aplikace.
Obrázek 1: Uspoˇrádání Pin-on-Disk Pin-on-Flat Toto uspoˇrádání (obr. 2) má dvˇe varianty. Bud’ se stacionárním „pinem” a deskou která se pohybuje tam a zpˇet, pˇrípadnˇe se stacionárnˇe upevnˇenou deskou a pohyblivým pinem. Pokud pˇri testování zvolíme nízkou amplitudu a vysokou frekvenci, m˚užeme provádˇet „fretting wear experiments”.
10
Obrázek 2: Uspoˇrádání Pin-on-Flat Pin-on-Cylinder Toto uspoˇrádání je velmi podobné pin-on-disk, hlavní rozdíl je v tom, že v této metodˇe je zatˇežována hrana disku (obr. 3) a ne jeho cˇ elo jako v pin-on-disk. Rozdíl je tedy v zakˇrivení rotoru.
Obrázek 3: Uspoˇrádání Pin-on-Cylinder
3.2 3.2.1
Rentgenová difrakˇcní analýza Vznik rentgenového záˇrení
Rentgenové záˇrení je elektromagnetické záˇrení s typickou energii foton˚u 100 eV - 100 keV. Pro difrakci se používá jen záˇrení s krátkou vlnovou délkou od nˇekolika angstromu až po 0,1 angstromu, což odpovídá energiím od 1keV po 120keV. Díky krátké vlnové délce, která je srovnatelná s velikostí atom˚u, je rentgenové záˇrení ideální pro zjišt’ování struktury širokého spektra materiál˚u. Rentgenové záˇrení vzniká v rentgence, což je sklenˇená trubice s katodou a anodou, ve které je hluboké vakuum. Mezi katodou a anodou je velké napˇetí, typicky nˇekolik desítek až stovek kilovolt˚u. Katoda je tvoˇrena žhaveným wolframovým vláknem, ze kterého vylétávají elektrony, které usmˇernˇeny Wehneltovým válcem dopadají na jedno místo na anodˇe. Tam vyrážejí elek11
trony z vnitˇrních orbital˚u. Pˇreskokem volných elektron˚u do uvolnˇených pozic vzniká charakteristické rentgenové záˇrení. Vlnová délka tohoto záˇrení je závislá na kovu použitém jako anoda. Bˇežnˇe používanými jsou Cu, Co a Mo anody. 3.2.2
Interakce rentgenového záˇrení s krystalovou mˇrížkou
Rentgenové záˇrení primárnˇe interaguje s elektrony v obalech atom˚u. Pˇri této interakci jsou nˇekteré fotony rentgenového záˇrení elasticky odraženy a zmˇení svou dráhu. Takto odražené záˇrení z r˚uzných atom˚u interferuje mezi sebou, což výraznˇe ovlivˇnuje výslednou intenzitu odraženého RTG záˇrení. Pokud jsou atomy uspoˇrádány periodicky, v krystalové mˇrížce, je výsledkem difrakˇcní diagram s ostrými interferenˇcními maximy (peaky) se stejnou symetrií jako v distribuci atom˚u. Tento difrakˇcní záznam nám tedy poskytuje informace o rozdˇelení atom˚u v materiálu. 3.2.3
Prášková difrakce
Prášková difrakce je možná nejˇcastˇeji používaná difrakˇcní technika pro urˇcování složení materiál˚u. Vzorek je cˇ asto v práškové formˇe sestávající se z jednotlivých monokrystal˚u studovaného materiálu. Takto lze ale studovat i cˇ ástice v kapalných suspenzích, nebo polykrystalické pevné látky. O prášku se tedy hovoˇrí pˇredevším proto, že vzorek je složen z náhodnˇe orientovaných krystal˚u. Záznamem jsou tedy soustˇredné prstence difrakˇcních peak˚u r˚uzných mezirovinných vzdáleností. R˚uzné pozice a intenzity peak˚u slouží k identifikaci krystalové struktury materiálu.
3.3 3.3.1
Mikroskopie Svˇetelná mikroskopie
Svˇetelná mikroskopie (SM) i pˇres omezení, které plynou zejména z její rozlišovací schopnosti (min. 0,3 µm) a malé hloubky ostrosti (pˇri max. zvˇetšení cca 0,1 µm), je metodou stále nejpoužívanˇejší. V ˇradˇe pˇrípad˚u poskytuje tato metoda rychlé a spolehlivé informace o strukturních fázích, jejich morfologii, resp. mikrotvrdosti. Pro využití rozlišovací schopnosti svˇetelného mikroskopu zejména zvýšením kontrastu obrazu (svˇetlé a tmavé pole), se používají pˇrídavné adaptéry, nebo leptací techniky (obr.5). Vzorek je zobrazen a zvˇetšen pomocí proudu foton˚u. Obraz je tvoˇren pomocí r˚uzných prvk˚u optiky.Objektiv vytváˇrí tzv. skuteˇcný zvˇetšený obraz, okulár jej zvˇetšuje na tzv. neskuteˇcný zvˇetšený obraz (obr. 4).
12
Obrázek 4: Základní schéma uspoˇrádání svˇetelného mikroskopu
Obrázek 5: Schéma osvˇetlení metalografických vzork˚u – kolmé osvˇetlení, šikmé osvˇetlení pˇres objektiv, šikmé osvˇetlení mimo objektiv (tmavé pole) 3.3.2
Elektronová mikroskopie
Ze dvou základních metod elektronové mikroskopie, transmisní (TEM) a skenovací (SEM) se výraznˇeji uplatˇnuje pˇredevším mladší, jednodušší (a cenovˇe ménˇe nároˇcná) technika SEM. I díky vysoké rozlišovací schopnosti SEM (bˇežnˇe 4-7 nm) a zejména velké hloubce ostrosti (cca 3000x lepší než u SM pˇri zvˇetšeních 100-500x) je SEM jednou z nejpoužívanˇejších metod studia povrchu materiál˚u. Evakuovaným válcem jsou z wolframového vlákna – katody emitovány elektrony. Poté jsou smˇerovány Wehneltovým válcem a urychlovány kruhovou anodou. Mezi skupinovou wolframová katoda – Wehnelt˚uv válec a anodou se nachází místo pˇrekˇrížení drah elektron˚u, tzv. crossover. Pod tím se nacházejí tzv. kondenzátorové cˇ oˇcky, což jsou cívky vyvolávající magnetické pole, které soustˇred’ují elektronový paprsek. Pak paprsek prochází otvorovou clonou tvoˇrenou tenkým plíškem s otvorem uprostˇred. Ta má vliv na rozlišovací schopnost mikroskopu. Na konci válce je umístˇena objektivová cˇ oˇcka. Tou jsou elektrony usmˇernˇeny tak, aby dopadaly do velmi 13
malého prostoru na povrchu vzorku. Objektivová cˇ oˇcka obsahuje vychylovací cívky, které zarucˇ ují, že elektronový paprsek rastruje vzorek – povrch je zkoumán po ˇrádcích a bod po bodu. Každému zkoumanému bodu vzorku odpovídá bod na obrazovce, skenovací a zobrazovací paprsky jsou synchronizovány. Obraz poskytují detektorem zaznamenané zpˇetnˇe odražené a sekundární elektrony (obr. 6).
Obrázek 6: Schéma ˇrádkovacího elektronového mikroskopu
14
ˇ Cást III
Experimentální cˇ ást 4 4.1
Charakteristika vybraných typu˚ kompozitu˚ Použité materiály
Materiály použité na pˇrípravu testovaných kompozitních materiál˚u jsou pˇrehlednˇe uvedeny v tabulce 2. Ke zpevnˇení kompozit˚u byla použita aramidová vata, wollastonit a vlákna FKF. FKF vlákna jsou druhem minerálních vláken složených z SiO2 (42,27%), Al2 O3 (17,19%), CaO (15,36), MgO (6,09), Fe2 O3 (4,01) a C (5,66%). Tato vlákna mohou bˇehem frikˇcního procesu fungovat jako abrazivum (obsahuje Al2 O3 a SiO2 ) i jako lubrikant (obsahuje C). Materiál Aramidová vata FKF vlákna Wollastonit Grafit Baryt (BaSO4 ) NBR prášek Fenolická pryskyˇrice Al2 O3 vermiculit SiC
Obchodní znaˇcka Twaron 1099 4025Y Needle Type Mg-20 80 % P650‘ 6818 Cement Aldrich grade No.3 80 %
Výrobce Teijin Twaron GmbH Bejing Hengnian Tech Trade Co. Ltd Astron Chemical (Yingkou) Co. Ltd Changzhou Wujin Special Fibers Co. Ltd Zaoyang Wulian Co. Ltd Guangzhou Asia Rubber Co. Ltd Jinan Shengquan Hepworth Chem Co. Ltd Alfa Aesar Sigma Aldrich Astron Chemical (Yingkou) Co. Ltd
Tabulka 2: Použité surové materiály
4.2
Pˇríprava vzorku˚
Vzorky byly vyrobeny smícháním komponent v mixéru Electrolux EBR100 po 2 minuty. Výsledná smˇes byla stlaˇcena v lisu JFY60 vyrobeném v Jilin Wanda Mechanical Co, Ltd. pˇri teplotˇe 165°C , tlaku 25 MPa a po dobu šesti minut. Výsledné vzorky byly nakonec tepelnˇe zpracovány pˇri 120°C po 60 min, pˇri 150°C po 60 min a na 180°C po 120 min. 4.2.1
Složení
V této práci byly zkoumány cˇ tyˇri druhy vzork˚u s r˚uzným složením a r˚uzným obsahem abraziva. Složení nekovových vzork˚u pˇrehlednˇe shrnuje Tabulka 3. Složení semi-metalických vzork˚u je 15
uvedeno v Tabulce 4. Materiál Twaron FKF CaSiO3 BaSO4 Grafit NBR Fenolická pryskyˇrice X: SiC / Al2 O3 / Vermikulit
X-0 0,24 0,09 0,02 0,24 0,09 0,09 0,24 0
X-3,4 0,23 0,09 0,02 0,23 0,09 0,09 0,24 0,034
X-5,6 0,22 0,08 0,02 0,22 0,08 0,08 0,24 0,056
X-9 0,21 0,08 0,02 0,21 0,08 0,08 0,24 0,09
X-14,6 0,19 0,07 0,02 0,19 0,07 0,07 0,24 0,146
Tabulka 3: Složení nekovových vzork˚u
Materiál Oxidovaná PAN vlákna Wollastonit Grafit Al2 O3 BaSO4 NBR prášek Fenolická pryskyˇrice Ocelová vlna
St-0 21,14 6,54 12,77 2,99 33,58 4,95 18,03 0
St-3,4 20,26 6,27 12,24 2,87 32,19 4,74 18,03 3,4
St-5,6 19,7 6,09 11,9 2,79 31,29 4,61 18,03 5,6
St-9 18,82 5,82 11,37 2,66 29,89 4,41 18,03 9,0
St-14,6 17,37 5,38 10,5 2,46 27,6 4,07 18,03 14,6
Tabulka 4: Složení semi-metalických vzork˚u
5
Hodnocení frikˇcních parametru˚
Frikˇcní testy byly provádˇeny podle China National Standard GB5763 1998 na testovacím zaˇrízení JF151 (Jinlin Wanda Mechanical Co. Ltd, obr. 7) za konstantní rychlosti 480 ot/min a konstantního zatížení 0,98 MPa metodou Pin-on-Disk. Jako rotor sloužil litinový disk a jako stator byla použita destiˇcka z frikˇcního kompozitu o rozmˇerech 25 mm × 25 mm × 6 mm. Vzorky byly zatˇežovány pˇri teplotách rotoru od 100 °C do 400 °C po dobu pˇeti tisíc otáˇcek.
16
Obrázek 7: Testovací zaˇrízení JF151
6
Studium frikˇcních vrstev a zmˇen v pruˇ ˚ rezu vzorku
Vybrané vzorky pro studium mikroskopovými technikami byly nejprve rozˇrezány na dvˇe cˇ ásti ˇrezem kolmým na zatížený povrch. Takto získaný profil kompozitu byl potom zalit do dentakrylu. Vzorky pak byly broušeny brusnými papíry P280, P500 a P1200 a leštˇeny diamantovou pastou. Takto pˇripravené vzorky pak byly snímány pomocí svˇetelné a elektronové mikroskopie. Snímky získané svˇetelnou mikroskopií byly poˇrízeny pomocí Olympus BX51 za použití odraženého svˇetla. Pro ˇrádkovací elektronovou mikroskopii byl použit Philips Scanning Electron Microscope o pracovním napˇetí 25kV. Rentgenová difrakce byla zvolena protože poskytuje nejen informace o prvkovém složení povrchu, ale i o struktuˇre pˇrítomných materiál˚u. Vzorky byly studovány pomocí rentgenové difrakˇcní analýzy na X-Ray Powder Diractometer D8 Advance, BRUKER AXS pomocí CoK záˇrení, detektoru VANTEC a vyhodnocovacího softwaru EVA. Pro každé složení byly zmˇeˇreny dva vzorky, objemový materiál a povrch po frikˇcním testu.
7
Studium fázových zmˇen bˇehem pusobení ˚ vysokých teplot
Z vybraných vzork˚u s nejvˇetším obsahem abraziva byl odˇrezán kus základního materiálu z nezatížené strany k tepelnému zpracování v inertní atmosféˇre. Takto získané vzorky základního materiálu, pak byly zahˇrívány v trubkové peci (SentroTech STT-1600-2.0-12 2.0" x12" 1600°C) v argonové atmosféˇre.Teplota se postupnˇe zvyšovala každou hodinu o 200°C až na 600°C a poté se snižovala nejprve na 300°C bˇehem 60ti minut a pak na 150°C bˇehem dalších 30ti minut. Po
17
zchladnutí pece byly vzorky vyjmuty a podrobeny RTG difrakˇcní analýze.
18
ˇ Cást IV
Diskuze a vyhodnocení výsledku˚ 8
Hodnocení stability frikˇcního koeficientu
Stabilita frikˇcního koeficientu za r˚uzných teplot je jedním z hlavních požadavk˚u na vlastnosti frikˇcních kompozit˚u pro brzdy automobil˚u. K tomu abychom mohli správnˇe simulovat reálné chování brzdového systému, je tˇreba vzít do úvahy i opakované brzdˇení a tedy zahˇrívání rotoru a cele soustavy. Za tímto úˇcelem byl rotor pˇred frikˇcním testem pˇredehˇrán na teplotu od 100 °C do 400 °C a byl mˇeˇren frikˇcní koeficient kompozitu na litinovém rotoru. Výsledkem toho jsou jednotlivé grafy frikˇcních koeficient˚u.
8.1
Vzorky s obsahem SiC
Tento materiál vykazuje relativnˇe vysoký frikˇcní koeficient, který má v celém rozsahu teplot rostoucí tendenci (obr. 12).
Obrázek 8: Závislost frikˇcního koeficientu na teplotˇe pro vzorky s SiC Prudký pokles frikˇcního koeficient u vzorku bez abraziva je pravdˇepodobnˇe spojen s tvorbou barytového filmu na povrchu materiálu. Jak ukazuje difrakˇcní záznam vzorku s 0% abraziva, je baryt dominantní složkou povrchové vrstvy (obr. 18).
19
Obrázek 9: Difrakˇcní záznam vzorku bez obsahu abraziva
8.2
Vzorky s obsahem Al2 O3
Tyto vzorky dosahují pˇri vyšších teplotách rotoru o nˇeco málo vyšší frikˇcní koeficient. Frikˇcní koeficient ale roste rychleji. U vzorku bez obsahu abraziva se opˇet projevil prudký pokles frikˇcního koeficientu u teploty nad 300 °C (obr. 12).
20
Obrázek 10: Závislost frikˇcního koeficientu na teplotˇe pro vzorky s Al2 O3
8.3
Semi-metalické vzorky
U vzork˚u s obsahem ocelové vlny lze pozorovat jen malý nár˚ust frikˇcního koeficientu s rostoucí teplotou (obr. 12). Opˇet lze pozorovat pokles frikˇcního koeficientu u vzorku bez abraziva, nicménˇe díky odlišnému složení kompozitu se nejedná o tak prudkou zmˇenu.
Obrázek 11: Závislost frikˇcního koeficientu na teplotˇe pro semi-metalické vzorky
8.4
Vzorky s obsahem vermikulitu
Vermikulit je nepˇríliš tvrdý minerál, který pˇri zahˇrátí zvˇetšuje sv˚uj objem. Ve frikˇcních kompozitech plní spíše funkci plniva a to díky své snadné dostupnosti a odolnosti proti vysokým teplotám. V tˇechto vzorcích však plní roli levné náhrady za abraziva s možností další modifi21
kace vermikulitu nasycením vhodnými látkami. Stejnˇe jako u jiných vzork˚u, je i u vermikulitu patrná zmˇena frikˇcního koeficientu pˇri teplotˇe rotoru okolo 300°C vlivem barytového filmu na povrchu (obr. 12). Na rozdíl od ostatních vzork˚u bez abraziva mají tyto vzorky pˇri teplotˇe 350°C opˇet vyšší frikˇcní koeficient, což lze vysvˇetlit tvorbou teplotnˇe modifikovaného vermikulitu, který podobnˇe jako abrazivum odstraˇnuje nanesený barytový film.
Obrázek 12: Závislost frikˇcního koeficientu na teplotˇe pro vzorkys vermikulitem
8.5
Opotˇrebení vzorku˚
Mírou opotˇrebení vzork˚u je otˇer. Tedy úbytek materiálu na jednotku normálového zatížení. Jak je vidˇet na obrázku, je velikost otˇeru závislá pˇredevším na teplotˇe rotoru a na obsahu abraziva (obr. 13).
Obrázek 13: Graf otˇeru vzork˚u s vermikulitem 22
9
Zmˇeny fázového složení kompozitu
Frikˇcní test pˇredstavuje pro zkoušené materiály enormní zátˇež. Vysoký tlak a teplota bˇehem brzdˇení mˇení nejen vlastnosti povrchu, ale i fázové složení kompozit˚u. to vede ke zmˇenám vlastností za vyšších teplot a potenciálnˇe i k destrukci povrchu frikˇcního kompozitu. Pˇri pohledu na zatížené vzorky s vyšším obsahem abraziva, je vliv teploty patrný i pouhým okem (obr. 14).
Obrázek 14: Frikˇcní kompozit po zatížení - teplotní gradient
9.1
Zmˇeny v SiC
Karbidy jsou velmi stabilní minerály, schopné odolávat vysokým teplotám. Je známo mnoho jejich polytyp˚u, bˇežnˇe se ale vyskytují pˇredevším hexagonální formy, které také byly použity pˇri pˇrípravˇe vzork˚u. Vysoký tlak a teplota bˇehem tˇrení zp˚usobily zmˇenu krystalové soustavy z hexagonální na romboedrickou. Pˇri porovnání vzork˚u zatˇežovaných pˇri r˚uzných teplotách, lze vysledovat pˇremˇenu hexagonálního karbidu na romboedrický až od teploty nad 250 °C (obr. 15).
23
Obrázek 15: Difrakˇcní záznamy povrchu NAO vzork˚u s 5,6% SiC - p˚uvodní materiál a materiál po frikˇcním testu pˇri tˇrech teplotách Vzniklý romboedrický karbid má horší mechanické vlastnosti než p˚uvodní hexagonální. Na frikˇcním povrchu se vyskytuje jen v malém množství a je tedy pravdˇepodobné, že tato fáze je jakýsi meziprodukt tˇrecího procesu a že je z povrchu snadnˇeji odstraˇnována.
9.2
Karbonizace Twaronu
Twaron je obchodní oznaˇcení velice pevných a lehkých para-aramidových vláken (obr.16, obr. 17). Vysoké teploty bˇehem frikˇcního procesu a bˇehem tepelného zpracování p˚usobí karbonizaci p˚uvodních vláken.
Obrázek 16: Chemický vzorec „Twaronu” 24
Obrázek 17: SEM snímek „Twaronu” ve vzorku s 14,6 % vermikulitu Jak je vidˇet napˇríklad na difrakˇcním záznamu vzorku s obsahem Al2 O3 (obr. 18), jsou produkty tohoto rozpadu aramidových vláken bˇehem tˇrení z povrchu odstraˇnovány. Bˇehem tepelného zpracování, kdy p˚usobí pouze teplota se tedy produkty tohoto rozkladu neodstraní a jsou vidˇet na difrakˇcním záznamu.
Obrázek 18: Difrakˇcní záznam vzorku s Al2 O3
25
9.3
Zmˇeny ve wollastonitu
Wollastonit je vápenatý inosilikát (CaSiO3 ), který m˚uže obsahovat malé množství železa, hoˇrcˇ íku a manganu jako náhrady za vápník. Obrázek 18. ukazuje r˚ust peaku modifikace FeSiO3 díky substituci bˇehem tepelného zpracování v inertní atmosféˇre. Vysoká teplota a cˇ as bˇehem tepelného zpracování dovoluje migraci železa z vláken FKF, které obsahují Fe2 O3 . Množství novˇe vzniklé fáze je malé, zatímco jeho krystalinita je relativnˇe vysoká. Tyto zmˇeny lze pozorovat pouze v tepelnˇe zpracovaném vzorku, bˇehem frikˇcního testu není na povrchu dostateˇcná teplota a pravdˇepodobnˇe ani cˇ as na difuzi železa.
9.4
Tvorba barytového filmu
Ukládání cˇ ásteˇcek barytu a tvorba barytového filmu je dominantní celému frikˇcnímu procesu. Je to zp˚usobeno tˇrecím procesem, pˇri kterém se cˇ ásteˇcky barytu ukládají na frikˇcním povrchu, cˇ ímž zaplˇnují prázdná místa zp˚usobená abrazí. To zp˚usobuje vˇetší obsah barytu na frikˇcním povrchu než u p˚uvodního nezatíženého vzorku (obr. 19).
Obrázek 19: Difrakˇcní záznam semi-metalického vzorku
26
9.5
Zmˇeny ve vermikulitu
Vermikulit je pˇrírodní minerál, který se bˇežnˇe vyskytuje v hydratované formˇe (obr. 20). Krystalová voda ve vermikulitu drží pohromadˇe silikátové vrstvy (((MgFe,Al)3 (Al,Si)4 O10 (OH)2 ·4H2 O)), které jsou po zahˇrátí a uvolnˇení vody schopny expandovat a tak v podstatˇe zvˇetšit objem minerálu. Pokud je v okolí po opˇetovném zchladnutí dostatek vody, tak se vermikulit rehydratuje a získává zpˇet sv˚uj p˚uvodní objem.
Obrázek 20: SEM snímek - vermikulit ve vzorku K cˇ ásteˇcné rehydrataci dochází také po frikˇcním testu, kdy vermikulit získává vodu zpˇet ze vzdušné vlhkosti a z okolních cˇ ástí kompozitu. Tepelné zpracování pˇri 600 °C ale ukázalo, že pˇri dostateˇcnˇe velké teplotˇe vermikulit ztrácí svou schopnost rehydratace (obr. 21). Teplota na povrchu bˇehem frikˇcního testu byla tedy nižší než teplota tepelného zpracování.
27
Obrázek 21: Difrakˇcní záznam vzork˚u s vermikulitem - srovnání vzorku po frikˇcním testu a po tepelném zpracování
9.6
Semi-metalické vzorky
Studium tˇechto vzork˚u pomocí rentgenové difrakce se ukázalo jako obtížné. Signál Fe fáze dominuje celému záznamu (obr. 19, na obrázku zkráceno) a je prakticky bez jakýchkoliv zmˇen. toto ztˇežuje studium fází s nižším obsahem a krystalinitou. Podobnˇe se obsah ocelové vlny projevuje na snímcích poˇrízených svˇetelnou mikroskopií (obr. 22).
Obrázek 22: Semi-metalický vzorek
28
ˇ Cást V
Závˇer Tato práce ukázala, že pomocí fázových pˇremˇen lze urˇcit teplotu na frikˇcním povrchu bˇehem testu jen v nˇekterých pˇrípadech a to i tak nepˇresnˇe. U vzork˚u s obsahem vermikulitu by bylo možné sledovat schopnost rehydratace pˇri nižších teplotách, cˇ ímž by se dosáhlo maximální možné teploty pˇri frikˇcním testu. Jako zajímavˇejší se jeví pˇrípad teplotní modifikace wollastonitu bˇehem tepelného zpracování. Zde je ovšem potˇreba vzít v úvahu vliv doby tepelného zatˇežování na celý proces. Zatím co celý frikˇcní test trval necelých 11 minut, tepelné zpracování trvalo témˇeˇr 4 hodiny. K ovˇeˇrení této metody by tedy bylo potˇreba opakovat tepelné zpracování s kratší dobou ohˇrevu a výdrže na dané teplotˇe. Další zajímavou strukturní zmˇenou závislou na teplotˇe byla zmˇena struktury karbidu kˇremíku. Jak se ukázalo, nebyla tato zmˇena struktury z hexagonální na romboedrickou pouze výsledkem p˚usobení vysoké teploty, ale kombinací teploty a mechanického namáhání (tlak a smyk) na frikˇcním povrchu. Romboedrická struktura karbidu je uspoˇrádána na delší vzdálenost vykazuje tedy horší mechanické vlastnosti. To má samozˇrejmˇe dopad na frikˇcní vlastnosti kompozitu a zp˚usobuje to vˇetší hodnoty opotˇrebení pˇri vysokých teplotách rotoru. Tento jev se s velkou pravdˇepodobností ještˇe výraznˇeji projeví u vyšších teplot a lze tedy poˇcítat i s výraznˇejší ztrátou frikˇcních vlastností za teplot nad 350 °C. Lepší frikˇcní vlastnosti pak mají semi-metalické vzorky s obsahem 3,4-9% ocelové vlny. Frikˇcní koeficient sice není tak vysoký jako u vzorku s SiC, ale mˇení se v podstatˇe lineárnˇe s teplotou a bez výraznˇejších skok˚u. Opaˇcným pˇrípadem jsou vzorky s obsahem Al2 O3 , které sice mají vysoký frikˇcní koeficient, ale ten roste rychleji než u semi-metalických vzork˚u a vykazuje vˇetší nestabilitu. Zajímavých výsledk˚u dosahovaly také vzorky s obsahem vermikulitu. Tyto kompozity v podstatˇe neobsahují žádné primární abrazivum a vermikulit zde plní spíše funkci levného a modifikovatelného plniva. Pˇresto se tyto vzorky blíží frikˇcními vlastnostmi ke vzork˚um semimetalickým a nebýt náhlé ztráty vlastností pˇri 300 °C, tak by byly témˇeˇr stejnˇe dobré jako kompozity semi-metalické. Tento fenomén bude pˇredmˇetem dalšího zkoumání, které již pˇresahuje rámec této práce. Frikˇcní kompozity s obsahem vermikulitu jako funkˇcní složky se zdají být perspektivní pˇredevším díky schopnosti vermikulitu nést další látky. Takto modifikovaný (napuštˇený) vermikulit pak m˚uže být významnou složkou nových frikˇcních kompozit˚u. Z vybraných typ˚u frikˇcních kompozit˚u je tedy nejlepší skupina semi-metalických vzork˚u s obsahem ocelové vlny 3,4 - 9.
29
Seznam obrázku˚ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
Uspoˇrádání Pin-on-Disk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Uspoˇrádání Pin-on-Flat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Uspoˇrádání Pin-on-Cylinder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Základní schéma uspoˇrádání svˇetelného mikroskopu . . . . . . . . . . . . . . Schéma osvˇetlení metalografických vzork˚u – kolmé osvˇetlení, šikmé osvˇetlení pˇres objektiv, šikmé osvˇetlení mimo objektiv (tmavé pole) . . . . . . . . . . . Schéma ˇrádkovacího elektronového mikroskopu . . . . . . . . . . . . . . . . . Testovací zaˇrízení JF151 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Závislost frikˇcního koeficientu na teplotˇe pro vzorky s SiC . . . . . . . . . . . Difrakˇcní záznam vzorku bez obsahu abraziva . . . . . . . . . . . . . . . . . . Závislost frikˇcního koeficientu na teplotˇe pro vzorky s Al2 O3 . . . . . . . . . . Závislost frikˇcního koeficientu na teplotˇe pro semi-metalické vzorky . . . . . . Závislost frikˇcního koeficientu na teplotˇe pro vzorkys vermikulitem . . . . . . Graf otˇeru vzork˚u s vermikulitem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Frikˇcní kompozit po zatížení - teplotní gradient . . . . . . . . . . . . . . . . . Difrakˇcní záznamy povrchu NAO vzork˚u s 5,6% SiC - p˚uvodní materiál a materiál po frikˇcním testu pˇri tˇrech teplotách . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Chemický vzorec „Twaronu” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . SEM snímek „Twaronu” ve vzorku s 14,6 % vermikulitu . . . . . . . . . . . . Difrakˇcní záznam vzorku s Al2 O3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Difrakˇcní záznam semi-metalického vzorku . . . . . . . . . . . . . . . . . . . SEM snímek - vermikulit ve vzorku . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Difrakˇcní záznam vzork˚u s vermikulitem - srovnání vzorku po frikˇcním testu a po tepelném zpracování . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Semi-metalický vzorek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10 11 11 13 13 14 17 19 20 21 21 22 22 23 24 24 25 25 26 27 28 28
Seznam tabulek 1 2 3 4
Složení frikˇcních kompozit˚u . . Použité surové materiály . . . . Složení nekovových vzork˚u . . . Složení semi-metalických vzork˚u
. . . .
. . . .
. . . .
30
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
7 15 16 16
