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Erschienen in: Journal of Materials Engineering and Performance 1/2013

01.01.2013

Laser-Assisted Surface Modification of Alumina and Its Tribological Behavior

Feasibility for Application in Unlubricated High Performance Friction Systems

verfasst von: R. Wallstabe

Erschienen in: Journal of Materials Engineering and Performance | Ausgabe 1/2013

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Abstract

High performance friction systems, e.g., dry clutches and brakes, require a good wear resistance and a friction coefficient that is nearly independent from sliding velocity and environmental conditions. Organic-based friction materials have reached their limitations regarding higher power densities. Engineering ceramics such as alumina (Al2O3) or silicon carbide (SiC) offer a great potential since remarkably higher thermal and mechanical loading is possible. However, the tribological performance of these monolithic ceramics is still insufficient. The aim of the present study was to assess the potential of a laser-assisted surface modification process in order to improve the tribological performance with regard to the application in dry friction systems. Therefore, commercially available alumina was modified using a newly developed laser-assisted preheating process and subsequent melting of the ceramic’s surface using a CO2-laser and modification by additives such as TiC, TiN, B4C, WC, ZrB2, Cr, Ni, Cu, and Ti. A systematic variation of additives and process parameters led to different multiphase microstructures. Subsequently, these were characterized using scanning electron microscopy and surface analysis methods (wavelength dispersive X-ray spectroscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy). Finally, the tribological properties were investigated using a laboratory tribometer. The surface-modified ceramics were tested in unidirectional sliding motion against steel disks. The tribological results of the surface-modified ceramics were compared to those of monolithic Al2O3 and SiC ceramics and showed a reduced dependence of friction coefficient on sliding velocity. Moreover, the multi-phase ceramics possessed a higher wear resistance than the monolithic ones.

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Metadaten
Titel
Laser-Assisted Surface Modification of Alumina and Its Tribological Behavior
Feasibility for Application in Unlubricated High Performance Friction Systems
verfasst von
R. Wallstabe
Publikationsdatum
01.01.2013
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Engineering and Performance / Ausgabe 1/2013
Print ISSN: 1059-9495
Elektronische ISSN: 1544-1024
DOI
https://doi.org/10.1007/s11665-012-0215-2

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