The characteristics of abrasive wear on sliding speed of glass fiber reinforcement (GF/PUR) composites were investigated at ambient temperature by pin-on-disc friction test. The cumulative wear volume, friction coefficient and surface roughness of these materials on sliding speed were determined experimentally. The major failure mechanisms were lapping layers, deformation of resin, ploughing, delamination, and cracking by scanning electric microscopy (SEM) photograph of the tested surface. As increasing the sliding speed the GF/PUR composites indicated higher friction coefficient. The surface roughness of the GF/PUR composites was increased as the sliding speed was higher in wear test.

In this work, effects of carbon matrix on sliding friction and wear behavior of four kinds of C/C have been investigated against 40 Cr steel ring mate. Composite A with rough lamination carbon matrix (RL) shows the highest volume loss and coefficient of friction, while composite D with smooth lamination/resin carbon matrix (SL/RC) shows the lowest volume loss. The worn surface of composite A appears smooth, whereas that of composite C with smooth lamination carbon (SL) appears rough. The worn surface of composite D appears smooth under low load but rough under high load. Atomic force microscope images show that the size of wear particles on the worn surface is also dependent on the carbon matrix.

Effect of phase transformation and grain-size variation of hot-pressed cobalt on its dry sliding wear was investigated. The sliding wear test was carried out against glass (83% SiO2) beads at 100N load using a pin-on-disk wear tester. Worn surfaces, cross sections, and wear debris were examined by an SEM. Phases of the specimen and wear debris were identified by an XRD. Thermal transformation of the cobalt from the hcp ε phase to the γ (fcc) phase during the wear was detected, which was deduced as the wear mechanism of the sintered cobalt.

The mixed atomized iron powders with 0.3% graphite and 1% Ni powders were cold pressed and sintered at for 30 min under pure Ar gas atmosphere. Some of the sintered specimens were intercritically annealed at and quenched in water (single quenching). The other sintered specimens were first fully austenized at and water quenched. These specimens were then intercritically annealed at and re-quenched in water. The experimental results showed that the wear coefficient effectively decreased in the double quenched specimen.

Conventional high-speed steels, which are carbide decentralized materials, are used for sliding parts, but they lack sufficient hardness for some applications. Improvement of surface hardness is possible for high-Cr steels through nitriding. However, nitriding P/M parts is not advisable without sealing the porosity before treatment, as they will become brittle. However, it is difficult to seal the pores with steam treatment, because high-Cr steel has a passive film on the surface. Controlling nitriding by decreasing the amount of oxygen on the surface to be nitrided, and grinding to decrease the porosity of the surface, makes it possible to produce a material that has reasonable and sufficient hardness in the required areas.

Dry sliding wear behavior of electro-pressure sintered Co-Fe and Co-Ni compacts was investigated. Pin-on-disk wear tests were performed on the sintered Co-Fe, Co-Ni disks against alumina balls at various loads ranging from 3N to 12N. A constant sliding speed of 0.1m/sec was employed. Wear rate was calculated by dividing the weight loss of a specimen by the measured specific gravity and sliding dis-tance. Worn surfaces and cross-sections of the specimens were examined using an SEM and EDS to investigate wear mechanism of the compacts. The wear behavior of the compacts were discussed as a function of their com-position. Effects of mechancial properties of the compact as well as oxide layers formed on wearing surface on the wear were also discussed

탄소 섬유강화 에폭시기지 복합재의 경면 가공한 스테인레스 강 상대재와 마찰과 마모에 바탕을 둔 연구에서 다음과 같은 결론을 얻었다. (1) 일방향 탄소섬유 강화 복합재의 마모 거동에 미치는 미끄럼 방향의 효과는 다르며 작용하는 마모 메커니즘의 형태에 의존한다. (2) 상온에서 경면 가공한 스테인리스 스틸에 대하여 미끄럼이 일어나면 AP 방향에서 높은 마모 저항과 낮은 마찰계수가 관찰되었다. (3) 복합재의 비마모율은 미끄럼 속도가 증가하면 N방향과 P방향에서는 감소하는 경향을 보이며, AP 방향에서는 증가하다가 감소한다. 이것은 마모 메카니즘의 영향으로 속도가 증가하면 마모 이착막의 생성이 빨라져 이착막 속의 탄소섬유가 윤활제의 역할을 하기 때문이다. (4) 복합재의 마찰계수는 미끄럼 속도가 증가하면 3방향 모두 증가하다가 일정한 값에 수렴하면 N방향이 가장 크며, P방향과 AP방향 순이다. 이는 N방향에서 마찰초반에 발생한 섬유의 쟁기질에 의한 상대재 표면의 손상과 돌기변형에 따른 것이며, AP방향의 마찰계수가 가장 낮다.

Reactive DC magnetron sputtering 법으로 AISI 304 스테인레스강 기판 위에 TiN 극박막을 50nm∼700nm 두께로 증착한 후, 경화된 AISI 52100 강과 알루미나를 마모 상대재로 하여 박막의 미끄럼마모 시험을 상온 대기 중에서 행하고, 마모 상대재에 따른 TiN 극박막의 마찰과 마모 거동을 연구하였다. AISI 52100 강구를 마모 상대재로 한 경우, TiN 박막은 200g 이하의 마모 하중과 0.035m/sec의 낮은 미끄럼 속도 조건에서 500nm 내외의 극박으로도 마찰계수가 0.1 내외로 유지되는 우수한 내마모성을 보였다. 이같이 우수한 내마모성은 AISI 52100 강으로부터 천이된 Fe가 산화되어 TiN 박막 표면에 Fe 산화층을 형성한 때문으로 설명되었다. 그러나, 마모 상대재를 알루미나 볼로 한 경우에는 TiN 박막 위에 산화층이 형성되지 않고, 마모가 거의 되지 않는 알루미나 볼과 박막층 사이에 국부적 응력집중 등이 발생하여 시험된 전 조건 하에서 박막층의 박리 현상이 관찰되었고 높은 마찰계수가 측정되었다. 또한 기판의 평균 표면조도, Ra가 박막의 두께와 유사할 때 마찰계수가 급격히 상승하는 현상이 관찰되었다.

Fe계 합금의 적층결함에너지를 감소시키는 것으로 알려진 Mn이 Fe-20Cr-1C-Si 경면처리 합금의 변형유기 상변태거동과 상온 및 고온 마모저항성에 미치는 영향에 대하여 조사하였다. 15ksi의 접촉응력에 대하여 0~25wt.% Mn을 첨가한 시편은 모두 상온에서 마모손실량이 적은 우수한 마모저항성을 보였는데 Mn 첨가량이 5wt.% 이하인 시편의 경우 마모표면에서 γ→α'변형유기 상변태가 발생한 반면 15wt.% 이상 Mn을 첨가한 시편에서는 γ→ε변형유기 상변태가 발생하는 것으로 나타났다. 250˚C까지 고온 마모시험결과 γ→α'변형유기 상변태가 발생한 5wt.% 이하 Mn 첨가시편은 Mn 첨가량이 증가할수록 마모손실량이 증가하는 것으로 보아 Mn 첨가는 γ→α'변형유기 상변태에 있어서 고온 마모저항성을 저하시키는 것으로 생각되며 이는 Mn이 γ→α'변형유기 상변태의 M(sub)d 온도를 감소시키기 때문으로 생각된다. 반면에 γ→ε변형유기 상변태가 일어난 15wt.% 이상 Mn 첨가 시편의 경우 Mn 첨가량 증가에 따른 고온 마모손실량의 차이가 없는 것으로 보아 γ→ε변형유기 상변태는 γ→α'변형유기 상변태에 비해 온도의 존성이 적은 것으로 생각된다.

Ni계 경면합금인 Deloro 50의 마모거동을 15ksi와 30ksi 접촉응력하의 여러 마모조건에서 조사하였다. 상온대기중에서 Deloro 50는 15ksi 응력에서도 극심한 응착마모가 발생하는 매우 낮은 마모저항성을 보였는데 이는 fcc 결정구조를 갖는 Deloro 50 기지상의 경도와 가공경화율이 strain-induced 상변태를 이웅한 hcp 결정구조의 Stellite 6보다 낮기 때문으로 생각된다. 상온 수중에서 Deloro 50는 15ksi 응력에서 Stellite 6와 비슷한 마모저항성을 보였는데 이는 물이 미세요철간의 금속간 접촉을 억제하였기 때문으로 생각된다. 그러나, 30ksi의 높은 접촉응력에서는 상온 대기중길 같은 응착마모가 발생하는 것으로 보아, 30ksi의 높은 응력에서는 물의 응착마모 억제 효과가 없었기 때문으로 생각된다. 300˚C 대기중에서 Deloro 50는 30ksi의 높은 접촉응력에서도 Stellite 6보다 우수한 마모저항성을 보였는데 이는 고온에서 마모시 생성되는 복합산화물층이 효과적으로 금속간 접촉을 방해하여 응착마모를 억제하였기 때문으로 생각된다

Fe 계 합금의 적층결함에너지를 감소시키는 거승로 알려진 vanadium이 Fe-20Cr-1.7C-1Si합금의 미세조직과 고온 마모저항성에 미치는 영향에 대하여 조사하였다. Fe-20Cr-1.7C-1Si-xV (x=0, 1, 3, 6, 10wt.%)조성에서 오스테나이트 기지상을 유지하면서 첨기될 수 있는 V의 최대 첨가량은 약 3wt.%이었으며 오스테나이트 기지상을 갖는 합금은 상온에서 낮은 적층결함에너지와 γ->α 변형유기 상변태에 의해 페라이트 합금보다 높은 마모저항성을 보인 것으로 생각된다.225˚C에서 α 생성량도 많은 것으로 보다 V은 Fe-20Cr-1.7C-1Si 합금의 온도에 따른 적층결함에너지 증가율를 억제하고 Md온도도 증가시킴으로써 고온 마모저항성을 증가시키는 것으로 생각된다.

알루미나이징강에 대하여 초기마모영역에서 rolling-sliding 마모시험을 한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 2차 확산재의 내마모성이 가장 우수하고 처녀재에 비하여 저응력 레벨에서 약 18%, 고응력에서 약 40%의 마모감소를 나타낸다. 2) 2차 확산재는 피복층과 합금층 경계부근의 공공생성으로 인하여 예상보다 내마모성이 낮다. 3) 알루미나이징강의 rolling-sliding 접촉에 의한 마모파양의 형태는 spalling 이며 spalling crack은 합금속의 경계부근에서 발생한다.