| Titel | Niobcarbid – Ein vergessener Hartstoff für den Verschleißschutz in offenen und geschlossenen Tribosystemen |
| Autor | Mathias Woydt und Hardy Mohrbacher |
| Infos zum Autor | Autorenanschrift: Mathias Woydt* BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, DE-12200 Berlin Prof. Dr. Hardy Mohrbacher Niobelcon b.v./b.a., BE-2970 Schilde, Belgien *korrespondierender Autor: mathias.woydt@bam.de, Tel. +49 (0) 172 3959594 |
| Inhalt | Zusammenfassung Das tribologische Profil von binderlosem NbC und mit 8% bzw. mit 12% Cobalt oder 12% Fe3Al gebundenem NbC wird unter unidirektionaler Gleitreibung (v= 0,1-10 m/s, T= 22°C und 400°C) und unter oszillierender Gleitreibung vergleichend gegenüber Ingenieurkeramiken und Hartmetallen dargestellt. Zusätzlich werden die 4-Punkt-Biegebruchfestigkeit, elastische Eigenschaften (E,G) bis 1.000?C die lastabhängige Mikrohärte sowie die Phasenzusammensetzung und Gefügestrukturen vorgestellt. Die Verschleißkoeffizienten des binderlosen NbC lagen bei T unterhalb von 10-6 mm³/N?m, während diejenigen der cobaltgebundenen NbCs mit ansteigender Gleitgeschwindigkeit von 2-4 10-6 mm³/N?m bei 0,1 m/s auf 5-7 10-7 mm³/N?m bei 10 m/s abnahmen. Die Verschleißkoeffizienten bei 400°C lagen für die NbCs generell unterhalb von 10-6 mm³/N?m. Das tribologische Lasttragevermögen im Trockenlauf, ausgedrückt als PV-Wert, nimmt mit ansteigender Gleitgeschwindigkeit auf 100 W/mm² zu. Bedingt durch die geringe Löslichkeit von NbC in Legierungen offenbarten erste Zerspanversuche mit verschiedenen Stählen eine gegenüber WC-basierten Schneidstoffen signifikant angehobene Zerspanungsvolumina. Somit offenbart NbC in offenen und geschlossenen Tribosystemen Anwendungspotentiale. Abstract The tribological and mechanical properties of niobium carbide bonded with 8 vol.-% (NbC-8Co), 12 vol.-% of cobalt (NbC-12Co) or 12 vol.-% of Fe3Al (NbC-12Fe3Al) are presented. Rotating disks made of binderless and metal bonded niobium carbide were mated against alumina (99.7%) under unlubricated (dry) unidirectional sliding tests (0.1 m/s to 12.0 m/s; 22°C and 400°C) as well as in oscillation tests (f= 20 Hz, ?x= 0.2 mm, 2/50/98% rel. humidity, n= 105/106 cycles). Microstructure and phase compositions were determined as well. The tribological data obtained were benchmarked with different ceramics, cermets, hard metals and thermally sprayed coatings, where NbC bonded with Cobalt or Fe3Al presented above 7 m/s the lowest wear rates so far in such a benchmark. Binderless NbC (HP-NbC1) and the metal bonded NbCs exhibited low wear rates under dry sliding associated with P?V values increasing with increasing sliding speed up to 100 W/mm². NbC-based hard metal bonded with 12 vol.-% of Fe3Al resulted in a higher hardness level than for 12 vol.-% cobalt. The tribological profile established revealed a strong position of NbC bearing materials under tribological considerations and for closed tribo-systems against established reference tribo-couples. The low solubility of NbC in alloy predicts a significant reduced crater and flank wear of cutting tools, when compared to tungsten carbide (WC). In consequence, NbC offers for opened and closed tribosystems significant room for application. |
| Datum | 2014 |
