Картирование режимов трения композиционных материалов с интерметаллидным упрочнением на основе антифрикционного сплава системы Al-Sn-Cu

П.А. Быков, И.Е. Калашников ORCID logo , Л.И. Кобелева, И.В. Катин, Р.С. Михеев показать трудоустройства и электронную почту
Получена: 01 февраля 2021; Исправлена: 03 марта 2021; Принята: 26 марта 2021
Цитирование: П.А. Быков, И.Е. Калашников, Л.И. Кобелева, И.В. Катин, Р.С. Михеев. Картирование режимов трения композиционных материалов с интерметаллидным упрочнением на основе антифрикционного сплава системы Al-Sn-Cu. Письма о материалах. 2021. Т.11. №2. С.181-186
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2021-2-181-186

Аннотация

Распределение интерметаллидных фаз в материале. Дорожка трения и пример записи данных изменения коэффициента трения.Исследованы трибологические свойства композиционного материала с интерметаллидным упрочнением на основе антифрикционного сплава системы Al-Sn-Cu. Образцы изготавливали методом реакционного литья, путем замешивания частиц титана микронного размера в расплав матричного сплава. Образование интерметаллидных фаз вело к повышению твердости и снижению интенсивности изнашивания образца композиционного материала. Испытания на сухое трение скольжения проводили по схеме торцевого нагружения неподвижной втулки (контртело из стали 45) против вращающегося диска (композиционный материал) при скоростях скольжения 0.25, 0.5, 0.75 м / с и нагрузках 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3 МПа. Трибологические свойства образцов (интенсивность изнашивания и коэффициент трения) определяли для всего набора параметров трибонагружения. Показано общее увеличение интенсивности изнашивания с увеличением нагрузки испытания. Отсутствует общая тенденция изменения интенсивности изнашивания при увеличении скорости испытаний. Изменение коэффициента трения в процессе испытания позволяло определять режимы изнашивания. Изменение температуры являлось дополнительным параметром для описания режимов изнашивания. Увеличение нагрузки и скорости вело к повышению температуры трения, кроме этого, на скорость изменения температуры значительное влияние оказывало время испытания, при условии равенства пути трения. Построены карты интенсивности изнашивания, определяющие режимы изнашивания в процессе испытания. Показаны границы и условия смены четырех режимов изнашивания: мягкий, умеренный, жесткий и критический. Определены оптимальные параметры процесса трения соответствующие скорости 0.5 м / с и нагрузке 1.5 МПа. Построенные карты трения позволяют определять режимы трения, при которых эксплуатация исследованного композиционного материала будет осуществляться в области между мягким и умеренным изнашиванием.

Ссылки (24)

1. R. Schouwenaars, V. H. Jacobo, A. Ortiz. Wear. 263, 727 (2007). Crossref
2. A. Kh. Valeeva, I. Sh. Valeev, R. F. Fazlyakhmetov, A. I. Pshenichnyuk. Letters on materials. 5 (2), 147 (2015). (in Russian) [А. Х. Валеева, И. Ш. Валеев, Р. Ф. Фазлыахметов, А. И. Пшеничнюк. Письма о материалах. 5 (2), 147 (2015).]. Crossref
3. M. Q. Zeng, R. Z. Hu, K. Q. Song, L. Y. Dai, Z. C. Lu. Tribology Letters. 67, 84 (2019). Crossref
4. Z. C. Lu, Y. Gao, M. Q. Zeng, M. Zhu. Wear. 309 (1-2), 216 (2014). Crossref
5. V. Bhattacharya, K. Chattopadhyay. Acta Materialia. 52 (8), 2293 (2004). Crossref
6. T. A. Chernyshova, L. I. Kobeleva, P. A. Bykov, L. K. Bolotova, I. E. Kalashnikov, A. T. Volochko, A. Yu. Izobello. Inorganic Materials: Applied Research. 4 (3), 247 (2013). Crossref
7. S. Arunkumar, M. Subramani Sundaram, K. M. Sukethkanna, S. Vigneshwara. Materials Today: Proceedings. 33, 484 (2020). Crossref
8. V. Chak, H. Chattopadhyay, T. L. Dora. Journal of manufacturing processes. 56, 1059 (2020). Crossref
9. G. Singh, S. Goyal. Particulate Science and Technology. 36 (2), 154 (2018). Crossref
10. T. A. Chernyshova, R. S. Mikheev, I. E. Kalashnikov, I. V. Akimov, E. I. Kharlamov. Inorganic Materials: Applied Research. 2 (3), 282 (2011). Crossref
11. I. E. Kalashnikov, L. I. Kobeleva, L. K. Bolotova, P. A. Bykov, A. G. Kolmakov. Russian metallurgy (Metally). 4, 377 (2018). Crossref
12. F. Gul, M. Acilar. Composites Science and Technology. 64 (13-14), 1959 (2004). Crossref
13. A. V. Chichinadze, E. M. Berliner, E. D. Brown. Friction, wear and lubrication (tribology and tribotechnics) (ed. by A. V. Chichinadze). Moscow, Mashinostroenie (2003) 575 p. (in Russian) [А. В. Чичинадзе, Э. М. Берлинер, Э. Д. Браун. Трение, износ и смазка (трибология и триботехника) (под ред. А. В. Чичинадзе). Москва, Машиностроение (2003) 575 с.].
14. W. Tillmann, L. Hagen, M. D. Kensy, M. Abdulgader, M. Paulus. Journal of Thermal Spray Technology. 29, 1027 (2020). Crossref
15. N. Radhika, R. Raghu. Particulate Science and Technology. 36 (1), 104 (2018). Crossref
16. H. B. Michael Rajan, S. Ramabalan, I. Dinaharan, S. J. Vijay. Archives of Civil and Mechanical Engineering. 14 (1), 72 (2014). Crossref
17. N. Radhika, R. Raghu. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 26 (4), 905 (2016). Crossref
18. M. Kumar, A. Megalingam. Particulate Science and Technology. 37 (3), 261 (2019). Crossref
19. M. A. Chowdhury, M. K. Khalil, D. M. Nuruzzaman, M. L. Rahaman. IJMME-IJENS. 11 (1), 53 (2011).
20. P. A. Bykov, L. I. Kobeleva, I. E. Kalashnikov, T. A. Chernyshova. Materialovedenie. 3, 27 (2011). (in Russian) [П. А. Быков, Л. И. Кобелева, И. Е. Калашников, Т. А. Чернышова. Материаловедение. 3, 27 (2011).].
21. I. E. Kalashnikov, L. K. Bolotova, L. I. Kobeleva, P. A. Bykov, A. G. Kolmakov, R. S. Mikheev. Fizika i khimiya obrabotki materialov. 2, 65 (2020). (in Russian) [И. Е. Калашников, Л. К. Болотова, Л. И. Кобелева, П. А. Быков, А. Г. Колмаков, Р. С. Михеев. Физика и химия обработки материалов. 2, 65 (2020).]. Crossref
22. N. B. Podymova, I. E. Kalashnikov, L. K. Bolotova, L. I. Kobeleva. Ultrasonics. 108, 106235 (2020). Crossref
23. S. C. Lim, M. F. Ashby. Acta Metallurgica. 35 (1), 1 (1987). Crossref
24. M. M. Stack. Tribology International. 35 (10), 681 (2002). Crossref

Финансирование

1. государственноe заданиe ИМЕТ РАН № 075‑00947‑20‑00 - № 075‑00947‑20‑00