Tribologische Untersuchungen an einer NiTi- Formgedächtnislegierung sowie an Ni und Ti unter Variation der Belastung
-
Gabriela Kolbe
Abstract
Superelastische NiTi-Legierungen werden aufgrund ihrer hervorragenden biokompatiblen, korrosiven und mechanischen Eigenschaften zunehmend in der Medizintechnik, Mikro-Handhabungstechnik oder Mikrosystemtechnik eingesetzt. Kommt es in ungeschmierten Gleitkontakten zu Reibung und Verschleiß, so kann die Funktionsfahigkeit insbesondere miniaturisierter Systeme stark beeintrachtigt werden. Es wurden daher die Reibungs- und Verschleißeigenschaften von selbstgepaartem, superelastischem NiTi unter ungeschmierter Gleitbeanspruchung in Abhängigkeit von der Belastung untersucht. Als Referenzmaterialien wurden die reinen Metalle Ni und Ti in die Messungen einbezogen. Die Ergebnisse zeigen, daß für alle drei Materialpaarungen die Verläufe der Reibungszahlen und Verschleißintensitäten durch natürliche Oxidschichten, die Bildung oxidischer Deckschichten und Metall–Metall-Kontakt bestimmt werden. Unterschiede im tribologischen Verhalten der einzelnen Materialpaarungen werden mit den Eigenschaften der metallischen Grundmaterialien und ihrer Oxide erklärt und Schlußfolgerungen für den praktischen Einsatz gezogen.
Abstract
Superelastic NiTi alloys are increasingly used in medicine for implants, flexible endoscopes or endoscopic microsurgery, micro handling techniques and microsystem technologies, because of their outstanding biocompatibility, corrosion resistance and mechanical properties. The lifetime of miniaturized systems can extremely be reduced, owing to friction and wear in unlubricated sliding contacts. For that reason, the friction and wear behaviour between self-mated, superelastic NiTi surfaces were investigated in unlubricated sliding contacts as a function of load. For reference, the pure metals Ni and Ti were studied under the same experimental conditions. The results show a strong dependence of the friction coefficient and the wear intensity on natural oxide films on the functional surfaces, the formation of surface layers consisting of compacted, oxidized wear debris, and metal to metal contact during tribological loading. Differences in the tribological behaviour of the various metallic pairs were explained as well by the different properties of the metallic materials and their oxides as by the stability of the oxide layers during the tribological contacts as a function of load and running time.
-
Frau Gabriela Kolbe möchte sich für die Förderung dieser Arbeit im Rahmen eines Doktorandenstipendiums durch das Forschungszentrum
Literatur
1 Hombogen, E.:Metall 41(1987) 488–493.Suche in Google Scholar
2 Kloß, H.:Metall 49(1995) 173–178.Suche in Google Scholar
3 Kubla, G.; Mertmann, M;. Treppmann, D.: Metall 49 (1995) 180–186.Suche in Google Scholar
4 Stöckel, D.: Metall 47(1993) 728–733.Suche in Google Scholar
5 Zum Gahr, K.-H.:Interdisc. Sci. Rev. 18(1993) 259–266.10.1179/isr.1993.18.3.259Suche in Google Scholar
6 Miyake, S.:Jap. J. Tribology 37(1992) 497–508.Suche in Google Scholar
7 Jin, J.; Wang, H.:Acta Metall Sin. (Engl. Ed.) 1A(1988) 76–81.Suche in Google Scholar
8 Li, D. Y.:Scripta mater. 34(1996) 195–200.10.1016/1359-6462(95)00515-3Suche in Google Scholar
9 Liang, Y.N.; Li, S.Z.; Jin, Y.B.; Jin, W.; Li, S.: Wear 198 (1996) 236–241.10.1016/0043-1648(96)06989-XSuche in Google Scholar
10 Clayton, P.: Wear 162 (1993) 202–210.10.1016/0043-1648(93)90502-DSuche in Google Scholar
11 Haas, T.:"Laserstrahl-Schweißen von NiTi-Formgedachtnislegierung“, Dissertation Üniversität Karlsruhe (1995).Suche in Google Scholar
12 Adelhelm, C.; Nold, E.:in: J. Goschnick, J. Schuricht (Hrsg.) Praktische Oberflächenanalytik, Wissenschaftlicher Bericht Forschungszentrum Karlsruhe (1995), 107-115.Suche in Google Scholar
13 Rabinowicz, E.:ASLE Trans. 10(1967) 400-497.10.1080/05698196708972199Suche in Google Scholar
14 Stott, F.H.; Lin, D.S.; Wood, G.C.; Stevenson, C.W.: Wear 36 (1976) 147–172.10.1016/0043-1648(76)90002-8Suche in Google Scholar
15 Zum Gahr, K.-H.:Microstructure and Wear of Materials. Tribology Series 10, Elsevier, Amsterdam (1987).Suche in Google Scholar
16 Gardos, M.N.; Hong, H.-S.; Winer, W.O.: Trib. Trans. 22 (1990) 209–220.10.1080/10402009008981949Suche in Google Scholar
© 1998 Carl Hanser Verlag, München
Artikel in diesem Heft
- Frontmatter
- Aufsätze
- Solid State Sintering of Cemented Carbides – An Experimental Study
- Sintering of WC–Co Under Axial Load
- Material Flow and Pressure Prediction when Extruding through Bridge Dies
- Influence of a Grain Size Gradient on the Profile and Propagation of Fatigue Cracks in Titanium
- Tribologische Untersuchungen an einer NiTi- Formgedächtnislegierung sowie an Ni und Ti unter Variation der Belastung
- Effect of Copper on the Creep Behaviour of Gravity-cast Zinc–Aluminium-based ZA-8 Alloy
- Microstructural Aspects of Serrated Yielding Behavior in the Al–Li 8090 Alloy
- New Methods to Produce Electrocatalytic Lead (IV) Dioxide Coatings on Titanium and Stainless Steel
- Thermodynamic Evaluation of the Surface Tension of Molten Salt Mixtures in Common Ion Alkali–Halide Systems
- Non-destructive Microstructure Examination of Boiler Tubes Using Penning Discharge Micro-Sputtering Technique
- Mitteilungen der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde e.V.
- Personen
- Buchbesprechungen
- From the web
- Terminkalender
Artikel in diesem Heft
- Frontmatter
- Aufsätze
- Solid State Sintering of Cemented Carbides – An Experimental Study
- Sintering of WC–Co Under Axial Load
- Material Flow and Pressure Prediction when Extruding through Bridge Dies
- Influence of a Grain Size Gradient on the Profile and Propagation of Fatigue Cracks in Titanium
- Tribologische Untersuchungen an einer NiTi- Formgedächtnislegierung sowie an Ni und Ti unter Variation der Belastung
- Effect of Copper on the Creep Behaviour of Gravity-cast Zinc–Aluminium-based ZA-8 Alloy
- Microstructural Aspects of Serrated Yielding Behavior in the Al–Li 8090 Alloy
- New Methods to Produce Electrocatalytic Lead (IV) Dioxide Coatings on Titanium and Stainless Steel
- Thermodynamic Evaluation of the Surface Tension of Molten Salt Mixtures in Common Ion Alkali–Halide Systems
- Non-destructive Microstructure Examination of Boiler Tubes Using Penning Discharge Micro-Sputtering Technique
- Mitteilungen der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde e.V.
- Personen
- Buchbesprechungen
- From the web
- Terminkalender
