Termisesti ruiskutettujen pinnoitteiden mekaaniset ominaisuudet E, ν ja σ

Kari Korpiola, Tommi Varis

Research output: Book/ReportReport

Abstract

Projektin tavoitteena oli määrittää termisesti ruiskutettujen pinnoitteiden fysikaalisia ja mekaanisia ominaisuuksia. Näiden ominaisuuksien tunteminen on tarpeellista pinnoitteissa esiintyvien jäännösjännitysten ja pinnoitteiden mekaanisen kestävyyden selvittämiseksi. Lisäksi materiaaliominaisuuksien tunteminen on tärkeää suunnittelun kannalta, kun tarkastellaan pinnoitteen soveltuvuutta ja käyttäytymistä osana yhdistelmärakennetta. Projektin aikana määritettiin HVOF-ruiskutettujen NiCr(80/20)-, WC-Co6%Cr8%- ja Al2O3-pinnoitteiden kimmomoduuli ja murtolujuus. Plasmaruiskutetusta pinnoitteista määritettiin kimmomoduuli ja murtolujuus Al2O3+TiO2- ja Cr2O3-pinnoitteille. Lisäksi määritettiin NiCr(80/20)-pinnoitteen Poissonin vakio. Pinnoitteiden murtolujuuden ja kimmomoduulin havaittiin olevan 10 - 75 % vastaavien bulk-materiaalien arvoista, mikä johtuu oletettavasti pinnoitteiden epätäydellisestä pisaroiden välisestä kiinnittymisestä ja huokoisuudesta. Pinnoitteisiin syntyvää jäännösjännitystilaa tarkasteltiin Tsuin ja Clynen esittämän analyyttisen mallin sekä XRD-mittausten avulla. Analyyttisen mallin ja XRD-mittausten välillä ei havaittu vastaavuutta. Kokeissa havaittiin myös, että pinnoitteisiin tuotu ulkoinen jännitys ei merkittävästi muuta pisaroiden sisäistä mikrojännitystilaa. Tarkastelun perusteella pinnoitteiden käyttäytymistä yhdistelmärakenteissa säätelevät pisaroiden väliset kontaktialueet eli makroskooppinen kimmomoduuli kun taas pisaroiden sisäistä jännitystilaa kuvataan paremmin kun käytetään bulk-materiaalin kimmomoduulia.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages40
ISBN (Electronic)951-38-5633-X
ISBN (Print)951-38-5632-1
Publication statusPublished - 2000
MoE publication typeD4 Published development or research report or study

Publication series

SeriesVTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes
Number2012
ISSN1235-0605

Keywords

  • thermally sprayed coatings
  • mechanical properties
  • surface finishing
  • surface treatment
  • ceramic coatings
  • residual stresses
  • modelling
  • adhesion
  • plasma sprayed coatings
  • microstructure

Cite this

Korpiola, K., & Varis, T. (2000). Termisesti ruiskutettujen pinnoitteiden mekaaniset ominaisuudet E, ν ja σ. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland. VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes, No. 2012
Korpiola, Kari ; Varis, Tommi. / Termisesti ruiskutettujen pinnoitteiden mekaaniset ominaisuudet E, ν ja σ. Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 2000. 40 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 2012).
@book{6089a1b9b17542c0a1c657b58d04593a,
title = "Termisesti ruiskutettujen pinnoitteiden mekaaniset ominaisuudet E, ν ja σ",
abstract = "Projektin tavoitteena oli m{\"a}{\"a}ritt{\"a}{\"a} termisesti ruiskutettujen pinnoitteiden fysikaalisia ja mekaanisia ominaisuuksia. N{\"a}iden ominaisuuksien tunteminen on tarpeellista pinnoitteissa esiintyvien j{\"a}{\"a}nn{\"o}sj{\"a}nnitysten ja pinnoitteiden mekaanisen kest{\"a}vyyden selvitt{\"a}miseksi. Lis{\"a}ksi materiaaliominaisuuksien tunteminen on t{\"a}rke{\"a}{\"a} suunnittelun kannalta, kun tarkastellaan pinnoitteen soveltuvuutta ja k{\"a}ytt{\"a}ytymist{\"a} osana yhdistelm{\"a}rakennetta. Projektin aikana m{\"a}{\"a}ritettiin HVOF-ruiskutettujen NiCr(80/20)-, WC-Co6{\%}Cr8{\%}- ja Al2O3-pinnoitteiden kimmomoduuli ja murtolujuus. Plasmaruiskutetusta pinnoitteista m{\"a}{\"a}ritettiin kimmomoduuli ja murtolujuus Al2O3+TiO2- ja Cr2O3-pinnoitteille. Lis{\"a}ksi m{\"a}{\"a}ritettiin NiCr(80/20)-pinnoitteen Poissonin vakio. Pinnoitteiden murtolujuuden ja kimmomoduulin havaittiin olevan 10 - 75 {\%} vastaavien bulk-materiaalien arvoista, mik{\"a} johtuu oletettavasti pinnoitteiden ep{\"a}t{\"a}ydellisest{\"a} pisaroiden v{\"a}lisest{\"a} kiinnittymisest{\"a} ja huokoisuudesta. Pinnoitteisiin syntyv{\"a}{\"a} j{\"a}{\"a}nn{\"o}sj{\"a}nnitystilaa tarkasteltiin Tsuin ja Clynen esitt{\"a}m{\"a}n analyyttisen mallin sek{\"a} XRD-mittausten avulla. Analyyttisen mallin ja XRD-mittausten v{\"a}lill{\"a} ei havaittu vastaavuutta. Kokeissa havaittiin my{\"o}s, ett{\"a} pinnoitteisiin tuotu ulkoinen j{\"a}nnitys ei merkitt{\"a}v{\"a}sti muuta pisaroiden sis{\"a}ist{\"a} mikroj{\"a}nnitystilaa. Tarkastelun perusteella pinnoitteiden k{\"a}ytt{\"a}ytymist{\"a} yhdistelm{\"a}rakenteissa s{\"a}{\"a}telev{\"a}t pisaroiden v{\"a}liset kontaktialueet eli makroskooppinen kimmomoduuli kun taas pisaroiden sis{\"a}ist{\"a} j{\"a}nnitystilaa kuvataan paremmin kun k{\"a}ytet{\"a}{\"a}n bulk-materiaalin kimmomoduulia.",
keywords = "thermally sprayed coatings, mechanical properties, surface finishing, surface treatment, ceramic coatings, residual stresses, modelling, adhesion, plasma sprayed coatings, microstructure",
author = "Kari Korpiola and Tommi Varis",
note = "Project code: V8SU00523",
year = "2000",
language = "Finnish",
isbn = "951-38-5632-1",
series = "VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes",
publisher = "VTT Technical Research Centre of Finland",
number = "2012",
address = "Finland",

}

Korpiola, K & Varis, T 2000, Termisesti ruiskutettujen pinnoitteiden mekaaniset ominaisuudet E, ν ja σ. VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes, no. 2012, VTT Technical Research Centre of Finland, Espoo.

Termisesti ruiskutettujen pinnoitteiden mekaaniset ominaisuudet E, ν ja σ. / Korpiola, Kari; Varis, Tommi.

Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 2000. 40 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 2012).

Research output: Book/ReportReport

TY - BOOK

T1 - Termisesti ruiskutettujen pinnoitteiden mekaaniset ominaisuudet E, ν ja σ

AU - Korpiola, Kari

AU - Varis, Tommi

N1 - Project code: V8SU00523

PY - 2000

Y1 - 2000

N2 - Projektin tavoitteena oli määrittää termisesti ruiskutettujen pinnoitteiden fysikaalisia ja mekaanisia ominaisuuksia. Näiden ominaisuuksien tunteminen on tarpeellista pinnoitteissa esiintyvien jäännösjännitysten ja pinnoitteiden mekaanisen kestävyyden selvittämiseksi. Lisäksi materiaaliominaisuuksien tunteminen on tärkeää suunnittelun kannalta, kun tarkastellaan pinnoitteen soveltuvuutta ja käyttäytymistä osana yhdistelmärakennetta. Projektin aikana määritettiin HVOF-ruiskutettujen NiCr(80/20)-, WC-Co6%Cr8%- ja Al2O3-pinnoitteiden kimmomoduuli ja murtolujuus. Plasmaruiskutetusta pinnoitteista määritettiin kimmomoduuli ja murtolujuus Al2O3+TiO2- ja Cr2O3-pinnoitteille. Lisäksi määritettiin NiCr(80/20)-pinnoitteen Poissonin vakio. Pinnoitteiden murtolujuuden ja kimmomoduulin havaittiin olevan 10 - 75 % vastaavien bulk-materiaalien arvoista, mikä johtuu oletettavasti pinnoitteiden epätäydellisestä pisaroiden välisestä kiinnittymisestä ja huokoisuudesta. Pinnoitteisiin syntyvää jäännösjännitystilaa tarkasteltiin Tsuin ja Clynen esittämän analyyttisen mallin sekä XRD-mittausten avulla. Analyyttisen mallin ja XRD-mittausten välillä ei havaittu vastaavuutta. Kokeissa havaittiin myös, että pinnoitteisiin tuotu ulkoinen jännitys ei merkittävästi muuta pisaroiden sisäistä mikrojännitystilaa. Tarkastelun perusteella pinnoitteiden käyttäytymistä yhdistelmärakenteissa säätelevät pisaroiden väliset kontaktialueet eli makroskooppinen kimmomoduuli kun taas pisaroiden sisäistä jännitystilaa kuvataan paremmin kun käytetään bulk-materiaalin kimmomoduulia.

AB - Projektin tavoitteena oli määrittää termisesti ruiskutettujen pinnoitteiden fysikaalisia ja mekaanisia ominaisuuksia. Näiden ominaisuuksien tunteminen on tarpeellista pinnoitteissa esiintyvien jäännösjännitysten ja pinnoitteiden mekaanisen kestävyyden selvittämiseksi. Lisäksi materiaaliominaisuuksien tunteminen on tärkeää suunnittelun kannalta, kun tarkastellaan pinnoitteen soveltuvuutta ja käyttäytymistä osana yhdistelmärakennetta. Projektin aikana määritettiin HVOF-ruiskutettujen NiCr(80/20)-, WC-Co6%Cr8%- ja Al2O3-pinnoitteiden kimmomoduuli ja murtolujuus. Plasmaruiskutetusta pinnoitteista määritettiin kimmomoduuli ja murtolujuus Al2O3+TiO2- ja Cr2O3-pinnoitteille. Lisäksi määritettiin NiCr(80/20)-pinnoitteen Poissonin vakio. Pinnoitteiden murtolujuuden ja kimmomoduulin havaittiin olevan 10 - 75 % vastaavien bulk-materiaalien arvoista, mikä johtuu oletettavasti pinnoitteiden epätäydellisestä pisaroiden välisestä kiinnittymisestä ja huokoisuudesta. Pinnoitteisiin syntyvää jäännösjännitystilaa tarkasteltiin Tsuin ja Clynen esittämän analyyttisen mallin sekä XRD-mittausten avulla. Analyyttisen mallin ja XRD-mittausten välillä ei havaittu vastaavuutta. Kokeissa havaittiin myös, että pinnoitteisiin tuotu ulkoinen jännitys ei merkittävästi muuta pisaroiden sisäistä mikrojännitystilaa. Tarkastelun perusteella pinnoitteiden käyttäytymistä yhdistelmärakenteissa säätelevät pisaroiden väliset kontaktialueet eli makroskooppinen kimmomoduuli kun taas pisaroiden sisäistä jännitystilaa kuvataan paremmin kun käytetään bulk-materiaalin kimmomoduulia.

KW - thermally sprayed coatings

KW - mechanical properties

KW - surface finishing

KW - surface treatment

KW - ceramic coatings

KW - residual stresses

KW - modelling

KW - adhesion

KW - plasma sprayed coatings

KW - microstructure

M3 - Report

SN - 951-38-5632-1

T3 - VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes

BT - Termisesti ruiskutettujen pinnoitteiden mekaaniset ominaisuudet E, ν ja σ

PB - VTT Technical Research Centre of Finland

CY - Espoo

ER -

Korpiola K, Varis T. Termisesti ruiskutettujen pinnoitteiden mekaaniset ominaisuudet E, ν ja σ. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland, 2000. 40 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 2012).