Исследование антифрикционных алюминиевых сплавов, содержащих железо, до и после трибологических испытаний

О.О. Щербакова, Т.И. Муравьева, Д.Л. Загорский показать трудоустройства и электронную почту
Получена: 20 ноября 2017; Исправлена: 14 февраля 2018; Принята: 14 февраля 2018
Цитирование: О.О. Щербакова, Т.И. Муравьева, Д.Л. Загорский. Исследование антифрикционных алюминиевых сплавов, содержащих железо, до и после трибологических испытаний. Письма о материалах. 2018. Т.8. №2. С.123-128
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2018-2-123-128

Аннотация

В работе было проведено исследование изменений поверхностных и приповерхностных слоев материала при трении для оценки влияния состава и структуры антифрикционного железосодержащего алюминиевого сплава на его триботехнические свойства.Проведены исследования экспериментальных алюминиевых сплавов (ЭАС) с железом, моделирующих материалы, полученные с добавлением вторсырья. Использование последнего (отходов собственного производства, переплава баночного лома и пр.) представляется весьма перспективным направлением в народном хозяйстве. В работе, в качестве базового, использовали сплав системы Al–6%Sn–5%Si–4%Cu (масс. %), в который добавляли железо (около 1%) и некоторые другие элементы (висмут, свинец и марганец). Исследуемые образцы подвергали нагреву до 500°С с последующим охлаждением в различных режимах. Показано, что при охлаждении в воде достигаются наилучшие результаты: происходит сфероидизация фаз (легкоплавкой (Sn-Pb-Bi) и кремниевой (Al-Si)), которая приводит к улучшению механических и трибологических свойств. Для изучения сплавов до и после испытаний в работе применяли комплексную методику исследования поверхности образцов, включающую оптическую, электронную (с рентгеноспектральным микроанализом) и зондовую микроскопии. Исследование исходной структуры образцов установило, что совместное введение железа с марганцем (0,5%) в состав сплава, приводит к образованию благоприятных фаз скелетообразной формы. Проведены трибологические испытания без смазки, которые моделировали экстремальные условия эксплуатации узла трения. Эти испытания показали, что исследуемый алюминиевый железосодержащий сплав имеет повышенную износостойкость, которая может быть связана с образованием скелетообразных фаз. После трибологических испытаний обнаружены значительные изменения структуры и фазовых составляющих, как на поверхности, так и в приповерхностном слое. Для детального изучения последнего приготавливался косой срез, на котором обнаружена приповерхностная область, толщина которой составляет 50-100 мкм.

Ссылки (19)

1. B. N. Arzamasov, T. V. Soloveva, S. A. Gerasimov i dr. Spravochnik po konstrukcyonnym materialam: Spravochnik. Moscow, МGТU (2005) 640 p. (in Russian) [Б. Н. Арзамасов, Т. В. Соловьёва, С. А. Герасимов и др. Справочник по конструкционным материалам: Справочник. Москва, МГТУ (2005) 640 с.].
2. B. S. Ünlü, E. Atik. Materials and Design. 30, 1381 (2009). Crossref
3. D. E. Sander, H. Allmaier, H. H. Priebsch, F. M. Reich, M. Witt, T. Füllenbach, A. Skiadas, L. Brouwer, H. Schwarze. Tribology International. 81, 29 (2015). Crossref
4. A. E. Mironov, I. S. Gershman, A. V. Ovechkin, E. I. Gershman. Journal of friction and wear. 1(37), 31 (2016). (in Russian) [А. Е. Миронов, И. С. Гершман, А. В. Овечкин, Е. И. Гершман. Трение и износ. 1(37), 31 (2016).]. Crossref
5. A. E. Mironov, I. S. Gershman, A. V. Ovechkin, E. I. Gershman. Journal of friction and wear. 3(36), 334 (2015). (in Russian) [А. Е. Миронов, И. С. Гершман, А. В. Овечкин, Е. И. Гершман. Трение и износ. 3(36), 334 (2015).]. Crossref
6. Patent RF № 2571665. (in Russian) [Патент РФ № 2571665.].
7. A. E. Mironov, I. S. Gershman, E. I. Gershman, M. M. Zheleznov. Journal of friction and wear. 2(38), 67 (2017). (in Russian) [А. Е. Миронов, И. С. Гершман, Е. И. Гершман, М. М. Железнов. Трение и износ. 2(38), 67 (2017).]. Crossref
8. E. Feyzullahoğlu, N. Şakiroğlu. Materials and Design. 31, 2532 (2010). Crossref
9. D. E. Lozanoa, R. D. Mercado-Solisa, A. J. Pereza, J. Talamantesb, F. Morales, M. A. L. Hernandez-Rodriguez. Wear. 267, 545 (2009). Crossref
10. R. A. Al-Samarai, K. R. A. Haftirman, Y. Al-Douri. Procedia Engineering. 53, 616 (2013). Crossref
11. X. Wanga, M. Nie, C. T. Wang, S. C. Wang, N. Gao. Materials & Design. 83, 193 (2015). Crossref
12. N. A. Bushe, I. G. Goryacheva, R. A. Korneev. Izvestiya VUZov. Severo-Kavkazskiy region. Tekhnicheskie nauki. Specvypusk, 35 (2001). (in Russian) [Н. А. Буше, И. Г. Горячева, Р. А. Корнеев. Известия ВУЗов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. Спецвыпуск, 35 (2001).].
13. N. A. Belov, A. O. Mikhailina, A. N. Alabin, O. O. Stolyarova. Metal Science and Heat Treatment. 3(58), 195 (2016). (in Russian) [Н. А. Белов, А. О. Михайлина, А. Н. Алабин, О. О. Столярова. МиТОМ. 4, 11 (2016).]. Crossref
14. N. A. Belov, O. O. Stolyarova, T. I. Muraveva, D. L. Zagorskiy. The Physics of Metals and Metallography. 6(117), 579 (2016). (in Russian) [Н. А. Белов, О. О. Столярова, Т. И. Муравьева, Д. Л. Загорский. ФММ. 6(117), 600 (2016).]. Crossref
15. B. Y. Sachek, A. M. Mezrin, T. I. Muravyeva, O. O. Stolyarova, D. L. Zagorskiy, N. A. Belov. Journal of Friction and Wear. 2(36), 103 (2015). (in Russian) [Б. Я. Сачек, А. М. Мезрин, Т. И. Муравьёва, О. О. Столярова, Д. Л. Загорский, Н. А. Белов. Трение и износ. 2(36), 137 (2015).]. Crossref
16. V. S. Zolotorevskiy, N. A. Belov. Metallovedenie liteinyh aluminievyh splavov. Moscow, МISiS (2005) 375 p. (in Russian) [В. С. Золоторевский, Н. А. Белов. Металловедение литейных алюминиевых сплавов. Москва, МИСиС (2005) 375 с.].
17. I. I. Novikov, V. S. Zolotorevskiy, K. K. Portnoy, N. A. Belov i dr. Metallovedenie: Uchebnik. Мoscow, МISiS (2009) 528 p. (in Russian) [И. И. Новиков, В. С. Золоторевский, К. К. Портной, Н. А. Белов и др. Металловедение: Учебник. Москва, МИСиС (2009) 528 с.].
18. O. O. Stolyarova, T. I. Muravyeva, D. L. Zagorskiy, N. A. Belov. Physical mesomechanics. 5(19), 104 (2016). (in Russian) [О. О. Столярова, Т. И. Муравьева, Д. Л. Загорский, Н. А. Белов. Физическая мезомеханика. 5(19), 104 (2016).].
19. N. A. Belov i dr. Aluminievye splavy antifrikcionnogo naznacheniya: A45 monogr. Moscow, МISiS (2016) 222 p. (in Russian) [Н. А. Белов и др. Алюминиевые сплавы антифрикционного назначения: A45 моногр. Москва, МИСиС (2016) 222 с.].

Цитирования (1)

1.
O. O. Shcherbakova, T. I. Muravyeva, I. V. Shkalei, I. Yu. Tsukanov, D. L. Zagorskiy. J. Synch. Investig. 14(4), 830 (2020). Crossref

Другие статьи на эту тему