Investigation of friction and wear mechanisms of TiAlN coated carbide against Ti6Al4V titanium alloy using pin-on-disc tribometer

The tribological behavior of the PVD-TiAlN coated carbide inserts in dry sliding against two-phase (α-β) titanium alloy,Ti6Al4V grade, was investigated. A modified pin-on-disc device was used to conduct experiments under variable normal load and sliding speed. Scanning electron microscopy (SEM) and X-ray micro-analyses by EDS were applied for observations of wear scars and wear products. It was revealed that the increase of sliding speed contributes to decreasing the friction coefficient under a low normal force, whereas the increase of the normal loading causes the friction coefficient is less sensitive to changes in the sliding speed and its values are equal to μ = 0.26-0.34. The adhesive nature of wear along with severe abrasive action of the Ti alloy were documented.

W artykule przestawiono wyniki badań dotyczące tribologicznego zachowania się płytek skrawających z węglika spiekanego pokrytego powłoką TiAlN w skojarzeniu z dwufazowym (α-β) stopem tytanu Ti6Al4V w warunkach tarcia suchego. W badaniach użyto zmodyfikowane urządzenie typu pin-on-disc, które umożliwia przeprowadzenie badań eksperymentalnych ze zmiennym obciążeniem normalnym i zmienną prędkością poślizgu. Do obserwacji śladów i produktów zużycia zastosowano mikroskopię skaningową (SEM) i mikroanalizę rentgenowską (EDS). Wykazano, że wzrost prędkości poślizgu przyczynia się do zmniejszenia współczynnika tarcia, jeśli stosuje się małe siły normalne, natomiast wzrost obciążenia normalnego powoduje, że współczynnik tarcia jest mniej wrażliwy na zmiany prędkości poślizgu i jego wartości wynoszą μ = 0,26-0,34. Udokumentowano adhezyjny mechanizm zużycia łącznie z silnym oddziaływaniem ściernym stopu tytanu.