Z przyjemnością informujemy, że Rada Naukowa IPPT PAN nadała mgr. inż. Piotrowi Jenczykowi stopień doktora w dziedzinie nauk inżynieryjno-technicznych, w dyscyplinie inżynieria materiałowa. Tytuł rozprawy brzmi: Modyfikacja połączenia osnowa – wzmocnienie w kompozytach Ni-SiC w celu poprawy ich właściwości tribo-mechanicznych”.
Promotorem pracy jest dr hab. Dariusz Jarząbek, prof. IPPT PAN a promotorem pomocniczym: dr inż. Szymon Nosewicz.
Modyfikacja połączenia osnowa – wzmocnienie w kompozytach Ni-SiC w celu poprawy ich właściwości tribo-mechanicznych
Kompozyty metaliczno-ceramiczne łączą w sobie odporność i twardość fazy ceramicznej z ciągliwością metalu, dzięki czemu znajdują zastosowanie w wielu nowoczesnych technologiach. W szczególności, takie kompozyty w postaci powłok są wykorzystywane w celu uzyskania lepszej odporności na zużycie elementów takich jak tłoki czy turbiny.
Celem badań przedstawionych w rozprawie było zwiększenie odporności na zużycie powłok nikiel-węglik krzemu poprzez zwiększenie wytrzymałości połączenia osnowa-wzmocnienie. Zwiększenie wytrzymałości planowano osiągnąć dzięki zastosowanie cienkiej warstwy ochronnej na cząstkach ceramicznych, które wzmacniają kompozyt metaliczny. Zastosowana powłoka zmienia sposób, w jaki metaliczna osnowa łączy się z cząstkami wzmacniającymi, co wpływa na właściwości tribologiczne całego kompozytu. Połączenie między osnową oraz wzmocnieniem zbadano za pomocą autorskiej metody zaproponowanej w rozprawie. Metoda ta polega na wykorzystaniu nowoczesnych technik eksperymentalnych wspomaganych modelem numerycznym w celu wyznaczenia mechanicznej wytrzymałości połączenia osnowa-wzmocnienie. Wykorzystano techniki takie jak trawienie skupioną wiązką jonów, zginanie mikro-belek oraz pomiar powierzchni przełomu mikro-belek za pomocą mikroskopii sił atomowych. Uzyskane dane eksperymentalne wykorzystano do stworzenia modelu numerycznego przygotowanego przy pomocy metody elementów skończonych z elementami kohezyjnymi. Dodatkowymi technikami wykorzystanymi w tej pracy są nanoindentacja, spektroskopia z dyspersją energii oraz dyfrakcję elektronów wstecznie rozproszonych. Wykonano również pomiar odporności na zużycie w geometrii kula-płaszczyzna z ruchem posuwisto-zwrotnym.
Głównym wynikiem w tej rozprawie jest wzrost odporności powłoki kompozytowej Ni-SiC na zużycie spowodowany dodaniem warstwy ochronnej. Jednocześnie warstwa ochronna nie zwiększyła wytrzymałości połączenia osnowa-wzmocnienie. Dodatkowo zaobserwowano spadek wielkości ziaren niklu wraz ze wzrostem zawartości wzmocnienia w kompozycie, wzrost wielkości ziaren niklu w otoczeniu cząstek wzmocnienia, w tym wpływ warstwy ochronnej na wielkość ziaren.
Na podstawie wykonanych badań podsumowano, że warstwa ochronna zapewnia korzystniejszy rozkład cząstek wzmocnienia w kompozycie przez co wzrasta odporność na zużycie, nawet przy spadku wytrzymałości połączenia osnowa-wzmocnienie.
