Preview

Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия

Расширенный поиск

Об износостойкости стальсодержащих композитов в экстремальных условиях трения

https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-8-621-626

Полный текст:

Аннотация

Изучена взаимосвязь механизмов разрушения поверхностного слоя порошковых композитов и элементных составов их первичных структур в экстремальных условиях трения. Экстремальные условия заданы скольжением под высоким (более 100 МПа) давлением в граничной смазке или сухим скольжением под электрическим током высокой (более 100 А/см2) плотности. Это вызывало пластическую деформацию поверхностных слоев и их разрушение вследствие малоцикловой усталости. Высокая износостойкость материалов в таких условиях должна быть достигнута за счет удовлетворительной релаксации напряжений в поверхностных слоях. Предполагается, что напряжения должны быть релаксированы за счет локальной пластической деформации в окрестности возникающих концентраторов напряжений. Легкость пластической деформации (и релаксации) должна быть обеспечена за счет снижения легирования структурных составляющих композитов (т.е. отсутствия твердых растворов). Композиты составов Cu – сталь (сплав) – TiC, полученные методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза с одновременным прессованием горящей шихты, имели сильную адгезию в скользящем контакте и проявили низкую износостойкость при граничном трении под высокими давлениями. Отсутствие твердых растворов в первичной структуре композита Cu – Fe – TiC соответствовало высокой износостойкости вследствие отсутствия адгезии в контакте и легкой релаксации напряжений. Композиты составов Cu – сталь – графит, изготовленные спеканием в вакууме, проявили сильную адгезию в сухом скользящем электрическом контакте и низкую износостойкость вследствие высокого содержания легирующих элементов. Отсутствие растворов в композите состава Cu – Fe – графит обусловило отсутствие адгезии в контакте и соответствующую высокую износостойкость. Кроме того, напряжения в поверхностном слое релаксировались также путем образования оксида FeO в контактном пространстве при скольжении с токосъемом. Композиты, содержащие твердые растворы, были не способны к образованию оксида FeO на поверхности скольжения. Это было дополнительной причиной реализации низкой износостойкости. Отмечено, что твердые растворы вызывали снижение теплопроводности поверхностного слоя. Это приводило к увеличению градиентов температуры на поверхности скольжения и к соответствующему ускорению разрушения зоны трения.

Об авторах

В. В. Фадин
Институт физики прочности и материаловедения СО РАН
Россия
к.т.н., доцент, старший научный сотрудник


А. В. Колубаев
Институт физики прочности и материаловедения СО РАН
Россия
д.ф.-м.н., профессор, главный научный сотрудник


М. И. Алеутдинова
Институт физики прочности и материаловедения СО РАН
Россия
к.т.н., научный сотрудник


Список литературы

1. Kragelsky I.V., Dobychin M.N., Kombalov V.S. Friction and Wear. Calculation Methods. – New York: Pergamon Press, 1982. – 450 p.

2. Ulutan M., Celik O.N., Gasan H., H., Er U. Effect of Different Surface Treatment Methods on the Friction and Wear Behavior of AISI 4140 Steel // J. Mater. Sci. Technol. 2010. Vol. 26. No. 3. P. 251 – 257.

3. Kato H., Todaka Y., Umemoto M., Haga M., Sentoku E. Sliding wear behavior of sub-microcrystalline pure iron produced by highpressure torsion straining // Wear. 2015. Vol. 336-337. P. 58 – 68.

4. Bansa D.G., Eryilmaz D.G., Blau P.J. Surface engineering to improve the durability and lubricity of Ti–6Al–4V alloy // Wear. 2011. Vol. 271. No. 9. P. 2006 – 2015.

5. Blau P.J. Friction Science and Technology–From Concepts to Applications. – Boca Raton, FL: Taylor and Francis CRC Press, 2008. – 405 p.

6. Rajkumar K., Aravindan S. Tribological performance of microwave sintered copper–TiC–graphite hybrid composites // Tribology International. 2011. Vol. 44. No. 4. P. 347 – 358.

7. Çelikyürek I., Körpe N.Ö., Ölçer Tuğba, Gürler R. Microstructure, Properties and Wear Behaviors of (Ni3Al)p Reinforced Cu Matrix Composites // J. Mater. Sci. Technol. 2011. Vol. 27. No. 10. P. 937 – 943.

8. Wang X., Wei. X., Hong X., Yang J., Wang W. Formation of sliding friction-induced deformation layer with nanocrystalline structure in T10 steel against 20CrMnTi steel // Applied Surface Science. 2013. Vol. 280. P. 381 – 387.

9. Fang Y.L., Wang H.M. High-temperature sliding wear resistance of a ductile metal-toughened Cr13Ni5Si2 ternary metal silicide alloy // Journal of Alloys and Compounds.2007. Vol. 433. P. 114 – 119.

10. Glezer А.M., Metlov L.S. Physics of megaplastic (severe) deformation in solids // Physics of the Solid State. 2010. Vol. 52. No. 6. P. 1162 – 1169.

11. Egorushkin V.E., Panin V.E., Panin A.V. Influence of Multiscale Localized Plastic Flow on Stress-Strain Patterns // Phys. Mezomech. 2015. Vol. 18. No. 1. P. 8 – 12.

12. Полухин П.И., Горелик С.С., Воронцов В.К. Физические основы пластической деформации. Учебное пособие для вузов. – М.: Металлургия, 1982. – 584 с.

13. Biermann H., Beyer G., Mughrabi H. Low-cycle fatigue of a metal-matrix composite: Influence of prestraining on the fatigue life // Materials Science and Engineering: A. 1997. Vol. 234-236. P. 198 – 201.

14. Тушинский Л.И., Потеряев Ю.П. Проблемы материаловедения в трибологии. – Новосибирск: НЭТИ, 1991. – 64 с.

15. Fadin V.V., Kolubaev A.V., Aleutdinova M.I. Friction of Composites Based on Titanium Carbide Produced by the Process Combustion Method // Journal of Friction and Wear. 2011. Vol. 32. No. 6. P. 608 – 613.

16. Braunovich M., Konchits V.V., Myshkin N.K. Electrical contacts. Fundamentals, Applications and Technology. – London, New York: CRC Press, 2006. – 639 p.

17. Алеутдинова М.И. Характеристики зоны контакта металлических композитов в условиях сухого трения и протекания электрического тока // Вопросы материаловедения. 2012. Т. 70. № 2. С. 102 – 108.

18. Богданович П.Н., Прушак В.Я. Трение и износ в машинах. Учеб. для вузов. – Минск: Высшая школа, 1999. – 374 с.

19. Fadin V.V., Aleutdinova M.I., Potekaev A.I., Kulikova O.A. The surface layer states in metallic materials subjected to dry sliding and electric current // Russian Physics Journal. 2017. Vol. 60. No. 5. P. 908 – 914.

20. Алеутдинова М.И., Фадин В.В. Характеристики сухого скользящего электроконтакта металлов в условиях катастрофического изнашивания // Изв. вуз. Черная металлургия. 2019. Т. 62. № 2. С. 103 – 108.

21. Сарычев В.Д., Громов В.Е., Невский С.А., Низовский А.И., Коновалов С.В. Формирование нанослоев за счет развития гидродинамических неустойчивостей при внешних энергетических твиях // Изв. вуз. Черная металлургия. 2016. Т. 59. № 10. С. 679 – 687.


Для цитирования:


Фадин В.В., Колубаев А.В., Алеутдинова М.И. Об износостойкости стальсодержащих композитов в экстремальных условиях трения. Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия. 2019;62(8):621-626. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-8-621-626

For citation:


Fadin V.V., Kolubaev A.V., Aleutdinova M.I. Оn wear resistance of steel-containing composites under extreme friction conditions. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2019;62(8):621-626. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-8-621-626

Просмотров: 65


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0368-0797 (Print)
ISSN 2410-2091 (Online)