18: 3 (2018) 162-166 Agnieszka Wojteczko 1 *, Grzegorz Wiązania 2 , Katarzyna Michalska 1 , Maciej Łuszcz 1 , Kamil Wojteczko 1 Paweł Rutkowski 1 , Magdalena Ziąbka 1 , Marcin Kot 2 , Zbigniew Pędzich 1 1 AGH - University of Science and Technology, Faculty of Materials Science and Ceramics, Department of Ceramics and Refractory Materials, al. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland 2 AGH - University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, Department of Machine Design and Technology, al. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland *Corresponding author. E-mail: agdudek@agh.edu.pl Received (Otrzymano) 9.08.2018 ALUMINA/GRAPHENE COMPOSITE IN FRICTION AND WEAR TESTS AT ELEVATED TEMPERATURES Alumina materials are of great interest due to their high wear resistance, resistance to corrosion, high strength and low friction. However, studies show that a graphene addition can significantly reduce wear and friction. Even a small addition of platelets results in noticeable changes in the material properties. The presented work describes the results of the ball-on-disc test conducted on two friction pairs: alumina-alumina and alumina/graphene composite - alumina. The tests were conducted at four temperatures: 20, 150, 300 and 500°C in air. Surface profile geometry measurements after the test were used to determine the wear rate. Observation of the surface microstructure after friction was carried out using a scanning electron microscope. The tests showed improvement in the wear resistance and a decrease in the friction coefficient of the composite tested at room temperature compared to pure alumina, while the use of elevated temperatures adversely affected the composite. Keywords: alumina, alumina/graphene composite, wear, friction, ball-on-disc KOMPOZYT TLENEK GLINU/GRAFEN W TESTACH TARCIA I ZUŻYCIA W PODWYŻSZONYCH TEMPERATURACH Materiały z tlenku glinu cieszą się dużym zainteresowaniem ze względu na wysoką odporność na zużycie, odporność na korozję, wysoką wytrzymałość i niewielkie tarcie. Badania pokazują jednak, że dodatek grafenu może znacznie zmniejszyć zużycie i tarcie. Nawet niewielki dodatek płytek powoduje zauważalne zmiany właściwości. W pracy przedstawiono wyniki badań w teście Ball-on-Disc przeprowadzonych na dwóch parach ciernych: tlenek glinu-tlenek glinu oraz kompozycie tlenek glinu/grafen- tlenek glinu. Badania przeprowadzono w czterech temperaturach: 20, 150, 300 i 500°C w powietrzu. Pomiary geometrii profili powierzchni po próbach wykorzystano do wyznaczenia wskaźnika zużycia. Obserwację mikrostrukturalną zużytych powierzchni prowadzono za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego. Badania wykazały poprawę odporności na zużycie i zmniejszenie współczynnika tarcia kompozytu badanego w temperaturze pokojowej w porównaniu z czystym tlenkiem glinu, natomiast zastosowanie podwyższonych temperatur miało negatywny wpływ na kompozyt. Slowa kluczowe: tlenek glinu, kompozyt tlenek glinu/grafen, zużycie, tarcie, kula-tarcza INTRODUCTION Ceramics are leading materials in applications where high wear resistance is required. Alumina products are in high demand because of their relatively high strength, abrasion resistance, chemical resistance and relatively low manufacturing costs [1-3]. However, researchers suggest that these favorable properties can be improved even more by adding a small amount of graphene platelets to alumina. Improvement in the elec- trical and thermal properties compared to the pure alu- mina phase seems obvious, but in the case of mechani- cal properties such as fracture toughness and wear resistance improvement can also be expected [4-8]. Improvement in fracture toughness is mainly due to elongation of the crack path, crack branching or crack bridging [6]. Enhancement of the wear resistance is caused primarily by the formation of a graphene tri- bofilm on the material surface during the wear process [7, 8]. The resulting layer provides so-called self- lubrication. It is, however, important to choose the appropriate amount of the additive since an excessive amount of graphene in the ceramic matrix may cause significant deterioration of the mechanical properties.