1862543679

dr inż. Agnieszka Twardowska - Autoreferat

wyrobów pracujących w kontakcie ciernym. Jednofazowe powłoki TiB2 są stosunkowo łatwo otrzymywane np. metodami CVD, ale podobnie do próbek masywnych są kruche. W analogii do tworzyw nanokompozytowych nc-TiN/a-Si3N₄ możliwe jest otrzymanie powłok twardych i odpornych na pękanie z udziałem TiB2 poprzez rozproszenie cząstek tej fazy w ciągliwej osnowie. Badania w tym zakresie prowadzono np. w układach Ti-B-C, Ti-B-N, Ti-B-Si-N wykorzystując jako osnowę amorficzny węgiel a-C, DLC, tytan czy TiN. Fazy z układu Ti-Si-C, takie jak TiCx, SiC, TiSi2, TisSisC, czy Ti3SiC2 stwarzają możliwość uzyskania powłok nanostrukturalnych z udziałem dwuborku tytanu o wysokich właściwościach mechanicznych i tribologiczno-zużyciowych. W przypadku powiązania dwuborku tytanu z węglikiem Ti3SiC2 istnieje możliwość uzyskania powłok o bardzo dobrej przewodności elektrycznej i cieplnej. Silna konkurencja prac prowadzonych w tym obszarze wynika z bardzo licznych możliwości wykorzystania tworzyw typu TiB2/Ti3SiC2 np. w przemyśle narzędziowym, maszynowym, elektrycznym (kontakty elektryczne), kosmicznym (bariery cieplne), czy zbrojeniowym.

Przedstawione do oceny moje osiągnięcia dotyczące otrzymywania cienkich warstw i powłok nanostrukturalnych z układów Ti-B oraz Ti-Si-C metodą dwuwiązkową IBAD oraz metodą ablacji laserowej PLD na podłożach ceramicznych i metalicznych w pełni wpisują się w obszar wyżej wspomnianych badań. Powłoki typu Ti-B/Ti-Si-C zaprojektowano jako jedno-, dwu- i wielowarstwowe. Zależnie od rodzaju procesu nakładania powłoki oraz zastosowanych jego parametrów, otrzymano warstwy Ti-B o budowie amorficznej lub amorficzno-krystalicznej, w której z nanokrystaliczny TiB2 rozproszony jest w amorficznej osnowie a-TiBx, co odpowiada wyżej wspomnianej koncepcji powłok 'nanokompozytowych¹. Udział fazy amorficznej a-TiBx i wielkość krystalitów TiB2 może być kontrolowany na drodze obróbki cieplnej prowadzonej po procesie nakładania powłok, tak aby efektywnie brała udział w rozpraszaniu i wikłaniu drogi propagującemu pęknięciu. Dla wzmocnienia tego efektu w powłokach z udziałem dwuborku tytanu otrzymywanych na stali, wprowadziłam dodatkową międzywarstwę TixSiyC, która podobnie jak węglik Ti3SiC2 wykazuje zdolność pochłaniania nadmiaru energii odkształcenia. Poza możliwością licznych aplikacji, badania nad otrzymywaniem materiałów amorficznych oraz amorficzno-nanokrystalicznych z udziałem dwuborku tytanu mają istotne znaczenie poznawcze. Jak wspomniano wcześniej, celem naukowym przeprowadzonych badań było przede wszystkim wychwycenie relacji pomiędzy procesem otrzymywania powłok z udziałem dwuborku tytanu a ich mikrostrukturą i właściwościami mechanicznymi i tribologiczno-zużyciowymi. Natomiast ich celem utylitarnym było określenie parametrów nakładania powłok typu Ti-B oraz Ti-B/Ti-Si-C, które ze względu na budowę mikrostrukturalną, właściwości mechaniczne, tribologiczno-zużyciowe oraz adhezję do podłoży stalowych i ceramicznych, będą mogły być wykorzystane na pokrycia ostrz narzędzi przeznaczonych do wysokowydajnej obróbki skrawaniem prowadzonej bez użycia cieczy chłodząco-smarujących oraz na powłoki ochronne wyrobów współpracujących w kontakcie ciernym ze stalą. W monografii „Nanostrukturalne powłoki z udziałem dwuborku tytanu do zastosowań przeciwzużyciowych” przedstawiłam oryginalne badania dotyczące otrzymywania cienkich warstw typu Ti-Si-C, powłok dwuwarstwowych typu Ti-B/Ti-Si-C na podłożu ze stali AISI 3161 metodami PLD oraz DB IBAD oraz powłok Ti-B otrzymywanych na powierzchni narzędzi ceramicznych (spieki AI2O3) metodą DB IBAD. Pracę rozpoczyna wprowadzenie, w którym w sposób syntetyczny omówiłam najważniejsze zagadnienia dotyczące nowoczesnych materiałów nanostrukturalnych, ich unikalnych właściwości i możliwości ich wykorzystania w projektowaniu nowoczesnych narzędzi, w kontekście obecnie obowiązujących trendów w obróbce skrawaniem. W dalszej części pracy przedstawiłam podstawowe zagadnienia dotyczące zużycia narzędzi skrawających oraz sposobów przeciwdziałania temu zjawisku. Ponieważ prawidłowym mechanizmem zużycia narzędzi skrawających jest zużycie ścierne, dla przeciwdziałania tego typu zużyciu dąży się do podwyższenia twardości tworzywa i obniżenie tarcia w strefie kontaktu narzędzia z przedmiotem obrabianym. Oba te rozwiązania mogą być z powodzeniem zrealizowane poprzez nałożenie powłoki na ostrza narzędzia. Przedstawiłam najważniejsze osiągnięcia dotyczące otrzymywania twardych i ciągliwych materiałów o budowie amorficzno-krystalicznej (tzw. nanokompozytowej) i na ich tle przedstawiłam koncepcję nanostrukturalnych powłok tzw. „samoadaptujących się”,

7