FG-materiaalien valmistus. Sovelluskohtaisia ratkaisuja kulumisongelmiin

Liisa Heikinheimo, Petri Jokinen, Satu Nuutinen, Jaakko Salmi

Research output: Book/ReportReportProfessional

Abstract

Tutkimuksessa on kehitetty FG (functionally graded) -materiaaleja sellaisiin teollisuuden sovelluskohteisiin, joissa korkeat lämpötilat, kulutus ja hapettavat olosuhteet tai kaikki kolme asettavat erityisvaatimuksia materiaalien kestävyydelle. Tavoitteena on ollut kehittää kyseisiin olosuhteisiin soveltuvia FG-materiaaleja, jotka kestävät perinteisiä materiaaliratkaisuja paremmin, hyödyntäen kehittyneitä materiaalien valmistustekniikoita, pintatekniikkaa ja liittämistekniikoita. Uudet ratkaisut on kehitetty suoraan teollisuuden esimerkkikomponenttien valmistamiseksi. Materiaalien ja valmistustekniikoiden osalta kehitettiin metalli-keraami ja metalli-metalli FG-materiaaleja, jotka soveltuvat sellaisiin komponentteihin, joiden käyttökohde on erityisesti korkeissa lämpötiloissa, hapettavissa ja/tai kuluttavissa olosuhteissa. Erityisesti FG-materiaalien valmistustekniikkaa kehitettiin siten,että tarvittava juoheva muutos materiaalista toiseen saadaan aikaan hallitusti. Valmistustekniikoina jauhemaisten materiaalien kompaktoinnissa käytettiin HIP- ja SHS-menetelmiä. Pinnoitustekniikoiden osalta kehitettiin termisesti ruiskutettuja gradienttipinnoitteita, jotka a) kestävät paremmin korroosiota ja b) tarttuvat paremmin kovien perusmateriaa-lien pinnalle. Käyttämällä kahta jauheensyötintä HVOF-prosessissa samanaikaisesti, selvitettiin mahdollisuudet valmistaa pinnoite, joka muuttuu asteittain metallisesta keraamiin. Liitostekniikan osalta kehitettiin keraami/keraamikomposiitti-metalliliitoksia, joissa liitospinta-alan koko on nykyistä käytössä olevaa teknologiaa suurempi ja joilla on hyvä pitkäaikaiskäytön ja lämpötilavaihteluiden kestävyys korotetuissa lämpötiloissa. Kehitetyistä liitostyypeistä valmistettiin täyden mittakaavan demonstraatiokappaleet.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages87
ISBN (Print)951-38-5002-1
Publication statusPublished - 1998
MoE publication typeD4 Published development or research report or study

Publication series

NameVTT Julkaisuja - Publikationer
PublisherVTT
Volume829
ISSN (Print)1235-0613

Fingerprint

manufacturing
case studies

Keywords

  • functional materials
  • functional gradient materials
  • manufacturing
  • wear resistance
  • durability
  • coatings
  • joining

Cite this

Heikinheimo, L., Jokinen, P., Nuutinen, S., & Salmi, J. (1998). FG-materiaalien valmistus. Sovelluskohtaisia ratkaisuja kulumisongelmiin. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland. VTT Julkaisuja - Publikationer, No. 829
Heikinheimo, Liisa ; Jokinen, Petri ; Nuutinen, Satu ; Salmi, Jaakko. / FG-materiaalien valmistus. Sovelluskohtaisia ratkaisuja kulumisongelmiin. Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1998. 87 p. (VTT Julkaisuja - Publikationer; No. 829).
@book{90182e840e4f45a28a0945dd5b56f509,
title = "FG-materiaalien valmistus. Sovelluskohtaisia ratkaisuja kulumisongelmiin",
abstract = "Tutkimuksessa on kehitetty FG (functionally graded) -materiaaleja sellaisiin teollisuuden sovelluskohteisiin, joissa korkeat l{\"a}mp{\"o}tilat, kulutus ja hapettavat olosuhteet tai kaikki kolme asettavat erityisvaatimuksia materiaalien kest{\"a}vyydelle. Tavoitteena on ollut kehitt{\"a}{\"a} kyseisiin olosuhteisiin soveltuvia FG-materiaaleja, jotka kest{\"a}v{\"a}t perinteisi{\"a} materiaaliratkaisuja paremmin, hy{\"o}dynt{\"a}en kehittyneit{\"a} materiaalien valmistustekniikoita, pintatekniikkaa ja liitt{\"a}mistekniikoita. Uudet ratkaisut on kehitetty suoraan teollisuuden esimerkkikomponenttien valmistamiseksi. Materiaalien ja valmistustekniikoiden osalta kehitettiin metalli-keraami ja metalli-metalli FG-materiaaleja, jotka soveltuvat sellaisiin komponentteihin, joiden k{\"a}ytt{\"o}kohde on erityisesti korkeissa l{\"a}mp{\"o}tiloissa, hapettavissa ja/tai kuluttavissa olosuhteissa. Erityisesti FG-materiaalien valmistustekniikkaa kehitettiin siten,ett{\"a} tarvittava juoheva muutos materiaalista toiseen saadaan aikaan hallitusti. Valmistustekniikoina jauhemaisten materiaalien kompaktoinnissa k{\"a}ytettiin HIP- ja SHS-menetelmi{\"a}. Pinnoitustekniikoiden osalta kehitettiin termisesti ruiskutettuja gradienttipinnoitteita, jotka a) kest{\"a}v{\"a}t paremmin korroosiota ja b) tarttuvat paremmin kovien perusmateriaa-lien pinnalle. K{\"a}ytt{\"a}m{\"a}ll{\"a} kahta jauheensy{\"o}tint{\"a} HVOF-prosessissa samanaikaisesti, selvitettiin mahdollisuudet valmistaa pinnoite, joka muuttuu asteittain metallisesta keraamiin. Liitostekniikan osalta kehitettiin keraami/keraamikomposiitti-metalliliitoksia, joissa liitospinta-alan koko on nykyist{\"a} k{\"a}yt{\"o}ss{\"a} olevaa teknologiaa suurempi ja joilla on hyv{\"a} pitk{\"a}aikaisk{\"a}yt{\"o}n ja l{\"a}mp{\"o}tilavaihteluiden kest{\"a}vyys korotetuissa l{\"a}mp{\"o}tiloissa. Kehitetyist{\"a} liitostyypeist{\"a} valmistettiin t{\"a}yden mittakaavan demonstraatiokappaleet.",
keywords = "functional materials, functional gradient materials, manufacturing, wear resistance, durability, coatings, joining",
author = "Liisa Heikinheimo and Petri Jokinen and Satu Nuutinen and Jaakko Salmi",
year = "1998",
language = "Finnish",
isbn = "951-38-5002-1",
series = "VTT Julkaisuja - Publikationer",
publisher = "VTT Technical Research Centre of Finland",
address = "Finland",

}

Heikinheimo, L, Jokinen, P, Nuutinen, S & Salmi, J 1998, FG-materiaalien valmistus. Sovelluskohtaisia ratkaisuja kulumisongelmiin. VTT Julkaisuja - Publikationer, no. 829, VTT Technical Research Centre of Finland, Espoo.

FG-materiaalien valmistus. Sovelluskohtaisia ratkaisuja kulumisongelmiin. / Heikinheimo, Liisa; Jokinen, Petri; Nuutinen, Satu; Salmi, Jaakko.

Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1998. 87 p. (VTT Julkaisuja - Publikationer; No. 829).

Research output: Book/ReportReportProfessional

TY - BOOK

T1 - FG-materiaalien valmistus. Sovelluskohtaisia ratkaisuja kulumisongelmiin

AU - Heikinheimo, Liisa

AU - Jokinen, Petri

AU - Nuutinen, Satu

AU - Salmi, Jaakko

PY - 1998

Y1 - 1998

N2 - Tutkimuksessa on kehitetty FG (functionally graded) -materiaaleja sellaisiin teollisuuden sovelluskohteisiin, joissa korkeat lämpötilat, kulutus ja hapettavat olosuhteet tai kaikki kolme asettavat erityisvaatimuksia materiaalien kestävyydelle. Tavoitteena on ollut kehittää kyseisiin olosuhteisiin soveltuvia FG-materiaaleja, jotka kestävät perinteisiä materiaaliratkaisuja paremmin, hyödyntäen kehittyneitä materiaalien valmistustekniikoita, pintatekniikkaa ja liittämistekniikoita. Uudet ratkaisut on kehitetty suoraan teollisuuden esimerkkikomponenttien valmistamiseksi. Materiaalien ja valmistustekniikoiden osalta kehitettiin metalli-keraami ja metalli-metalli FG-materiaaleja, jotka soveltuvat sellaisiin komponentteihin, joiden käyttökohde on erityisesti korkeissa lämpötiloissa, hapettavissa ja/tai kuluttavissa olosuhteissa. Erityisesti FG-materiaalien valmistustekniikkaa kehitettiin siten,että tarvittava juoheva muutos materiaalista toiseen saadaan aikaan hallitusti. Valmistustekniikoina jauhemaisten materiaalien kompaktoinnissa käytettiin HIP- ja SHS-menetelmiä. Pinnoitustekniikoiden osalta kehitettiin termisesti ruiskutettuja gradienttipinnoitteita, jotka a) kestävät paremmin korroosiota ja b) tarttuvat paremmin kovien perusmateriaa-lien pinnalle. Käyttämällä kahta jauheensyötintä HVOF-prosessissa samanaikaisesti, selvitettiin mahdollisuudet valmistaa pinnoite, joka muuttuu asteittain metallisesta keraamiin. Liitostekniikan osalta kehitettiin keraami/keraamikomposiitti-metalliliitoksia, joissa liitospinta-alan koko on nykyistä käytössä olevaa teknologiaa suurempi ja joilla on hyvä pitkäaikaiskäytön ja lämpötilavaihteluiden kestävyys korotetuissa lämpötiloissa. Kehitetyistä liitostyypeistä valmistettiin täyden mittakaavan demonstraatiokappaleet.

AB - Tutkimuksessa on kehitetty FG (functionally graded) -materiaaleja sellaisiin teollisuuden sovelluskohteisiin, joissa korkeat lämpötilat, kulutus ja hapettavat olosuhteet tai kaikki kolme asettavat erityisvaatimuksia materiaalien kestävyydelle. Tavoitteena on ollut kehittää kyseisiin olosuhteisiin soveltuvia FG-materiaaleja, jotka kestävät perinteisiä materiaaliratkaisuja paremmin, hyödyntäen kehittyneitä materiaalien valmistustekniikoita, pintatekniikkaa ja liittämistekniikoita. Uudet ratkaisut on kehitetty suoraan teollisuuden esimerkkikomponenttien valmistamiseksi. Materiaalien ja valmistustekniikoiden osalta kehitettiin metalli-keraami ja metalli-metalli FG-materiaaleja, jotka soveltuvat sellaisiin komponentteihin, joiden käyttökohde on erityisesti korkeissa lämpötiloissa, hapettavissa ja/tai kuluttavissa olosuhteissa. Erityisesti FG-materiaalien valmistustekniikkaa kehitettiin siten,että tarvittava juoheva muutos materiaalista toiseen saadaan aikaan hallitusti. Valmistustekniikoina jauhemaisten materiaalien kompaktoinnissa käytettiin HIP- ja SHS-menetelmiä. Pinnoitustekniikoiden osalta kehitettiin termisesti ruiskutettuja gradienttipinnoitteita, jotka a) kestävät paremmin korroosiota ja b) tarttuvat paremmin kovien perusmateriaa-lien pinnalle. Käyttämällä kahta jauheensyötintä HVOF-prosessissa samanaikaisesti, selvitettiin mahdollisuudet valmistaa pinnoite, joka muuttuu asteittain metallisesta keraamiin. Liitostekniikan osalta kehitettiin keraami/keraamikomposiitti-metalliliitoksia, joissa liitospinta-alan koko on nykyistä käytössä olevaa teknologiaa suurempi ja joilla on hyvä pitkäaikaiskäytön ja lämpötilavaihteluiden kestävyys korotetuissa lämpötiloissa. Kehitetyistä liitostyypeistä valmistettiin täyden mittakaavan demonstraatiokappaleet.

KW - functional materials

KW - functional gradient materials

KW - manufacturing

KW - wear resistance

KW - durability

KW - coatings

KW - joining

M3 - Report

SN - 951-38-5002-1

T3 - VTT Julkaisuja - Publikationer

BT - FG-materiaalien valmistus. Sovelluskohtaisia ratkaisuja kulumisongelmiin

PB - VTT Technical Research Centre of Finland

CY - Espoo

ER -

Heikinheimo L, Jokinen P, Nuutinen S, Salmi J. FG-materiaalien valmistus. Sovelluskohtaisia ratkaisuja kulumisongelmiin. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland, 1998. 87 p. (VTT Julkaisuja - Publikationer; No. 829).