fwjТрение и и износTitle in english0000-00000000-0000AGU10.32864/0202-4977-2026-47-1-66-73fwj-114Research ArticleСтатьиВлияние ионной имплантации на износостойкость высоконагруженного трибосопряжения из конструкционной стали при трении скольженияApplication of Ionic Copper Alloying of Structural Steel Surface to Increase the Performance of Heavy-Loaded Dry Sliding Friction PairsКозловД. А.KozlovD. A.

Малый Харитоньевский переулок, 4, г. Москва 101000

Maly Kharitonevsky lane, 4, Moscow 101000

koslov74@mail.ruИнститут машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН)РоссияInstitute of Mechanical Engineering named after A.A. Blagonravov Russian Academy of Sciences (IMASH RAN)Russian Federation2026300920264716673Copyright © AGU, 20262026AGUAGUhttps://fwj.ejournal.by/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://fwj.ejournal.by/jour/article/view/114

Представлены результаты исследования эффективности имплантации ионов меди в поверхность стали для одноименной пары трения без смазочного материала. Показано, что в установившемся режиме трения с имплантированными ионами при дозе облучения 1017 ион/см2 и 5×1017 ион/см2 износостойкость стали повышается в 2 и 1,5 раза. Рассмотрено влияние предварительной имплантации ионов железа дозой 1016 ион/см2. Установлено, что применение предварительной имплантации приводит к повышению износостойкости в 2,5 раза. Поверхность трения образцов с предварительной имплантацией ионами железа имеет минимальные повреждения, и наиболее высокую износостойкость.

Описаны структурные изменений в зоне поверхностной пластической деформации при трении скольжения стали с покрытием на основе меди. Показано, что повышение износостойкости связано с наличием «эффекта дальнодействия», способствующего увеличению износостойкости поверхностных слоёв. Обсуждается механизм «эффекта дальнодействия» в ионно-легированных металлических материалах в условиях контактной деформации.

The article presents the results of a study examining the effectiveness of copper ion implantation in the steel surface for a similar friction pair without lubricant. It is shown that under steady-state friction conditions with implanted ions at irradiation doses of 1017 ion/cm2 and 5×1017 ion/cm2, the steel wear resistance increases by 2 and 1.5 times, respectively. The effect of preliminary implantation of iron ions at a dose of 1016 ion/cm2 is examined. It is found that the use of preliminary implantation leads to a 2.5-fold increase in wear resistance. The friction surface of samples pre-implanted with iron ions exhibits minimal damage and the highest wear resistance.

The article describes structural changes in the surface plastic deformation zone during sliding friction of steel with a copper-based coating. It is shown that the increase in wear resistance is associated with the presence of a “long-range effect”, which contributes to an increase in the wear resistance of surface layers. The mechanism of the “long-range effect” in ion-alloyed metallic materials under contact deformation conditions is discussed.

ионно-лучевая обработкаимплантациямедьстальструктураиспытания на износion-beam treatmentimplantationcoppersteelstructurewear testingReferencesКрагельский И.В., Добычин М.Н., Комбалов В.С. Основы расчетов на трение и износ. — М.: Машиностроение. — 1977Kragel'skij I.V., Dobychin M.N., Kombalov V.S. Osnovy raschetov na trenie i iznos. — M.: Mashinostroenie. — 1977 (in Russian)Дьячкова Л.Н. Структура и свойства антифрикционных псевдосплавов порошковая сталь-медный сплав, инфильтрованных материалами различного состава // Трение и износ. — 2023 (44), № 4, 301—309D'yachkova L.N. Struktura i svojstva antifrikcionnykh psevdosplavov poroshkovaya stal'mednyj splav, infil'trovannykh materialami razlichnogo sostava // Trenie i iznos. — 2023 (44), № 4, 301—309 (in Russian)Девойно О.Г., Фельдштейн Е.Э., Григорьев А.Я., Басинюк В.Л., Кардаполова М.А., Косякова И.М. Триботехнические характеристики покрытий на основе бронзы БрА7Н6Ф после оплавления оптоволоконным лазером // Трение и износ. — 2023 (44), № 1, 12—19Devojno O.G., Fel'dshtejn E.Eh., Grigor'ev A.Ya., Basinyuk V.L., Kardapolova M.A., Kosyakova I.M. Tribotekhnicheskie kharakteristiki pokrytij na osnove bronzy BRA7N6F posle oplavleniya optovolokonnym lazerom // Trenie i iznos. — 2023 (44), № 1, 12—19 (in Russian)Куксенова Л.И., Козлов Д.А., Алексеева М.С. Исследование эксплуатационных свойств стальных пар трения с антифрикционными покрытиями из медных сплавов, полученных методом электроискрового легирования // Физика и химия обработки материалов. — 2021, № 4, 31—41Kuksenova L.I., Kozlov D.A., Alekseeva M.S. Issledovanie ehkspluatacionnykh svojstv stal'nykh par treniya s antifrikcionnymi pokrytiyami iz mednykh splavov, poluchennykh metodom ehlektroiskrovogo legirovaniya // Fizika i khimiya obrabotki materialov. — 2021, № 4, 31—41Сачек Б.Я., Мезрин А.М., Архипов В.Е., Лондарский А.Ф. Модифицирование поверхности трибосопряжений напылением металлических покрытий для повышения фреттингостойкости // Трение и износ. — 2018 (39), № 4, 376—383Sachek B.Ya., Mezrin A.M., Arkhipov V.E., Londarskij A.F. Modificirovanie poverkhnosti tribosopryazhenij napyleniem metallicheskikh pokrytij dlya povysheniya frettingostojkosti // Trenie i iznos. — 2018 (39), № 4, 376—383 (in Russian)Сачек Б.Я., Мерзин А.М., Архипов В.Е., Москвитин Г.В., Пугачев М.С. Оценка триботехнических свойств покрытий типа «латунь», нанесенного газодинамическим напылением // Упрочняющие технологии и покрытия. — 2023 (19), № 1, 8—12Sachek B.YA., Merzin A.M., Arkhipov V.E., Moskvitin G.V., Pugachev M.S. Ocenka tribotekhnicheskikh svojstv pokrytij tipa «latun'», nanesennogo gazodinamicheskim napyleniem // Uprochnyayushchie tekhnologii i pokrytiya. — 2023 (19), № 1, 8—12 (in Russian)Ягодкин Ю.Д. Ионно-лучевая обработка металлов и сплавов // Итоги науки и техники. Металловедение и термическая обработка. — М.: ВИНИТИ. — 1990 (24), 167—221Yagodkin Yu.D. Ionno-luchevaya obrabotka metallov i splavov // Itogi nauki i tekhniki. Metallovedenie i termicheskaya obrabotka. — M.: VINITI. — 1990 (24), 167—221 (in Russian)Гусева М.И. Ионная имплантация в металлах // Поверхность. Физика, химия, механика. — 1982, № 4, 27—50Guseva M.I. Ionnaya implantaciya v metallakh // Poverkhnost'. Fizika, khimiya, mekhanika. — 1982, № 4, 27—50Белый А.А., Кукареко В.А., Рубцов В.Е., Колубаев А.В. Сдвиговая пластическая деформация и износостойкость ионно-модифицированных материалов с твердыми слоями // Физическая мезомеханика. — 2002 (5), № 1, 51—57Belyj A.A., Kukareko V.A., Rubcov V.E., Kolubaev A.V. Sdvigovaya plasticheskaya deformaciya i iznosostojkost' ionno-modificirovannykh materialov s tverdymi sloyami // Fizicheskaya mezomekhanika. — 2002 (5), № 1, 51—57 (in Russian)Леванцевич М.А., Белоцерковский М.А., Кукареко В.А., Белый А.В. Ионно-лучевое азотирование газотермических покрытий с плакированными слоями // Упрочняющие технологии и покрытия. — 2014, № 11, 42—47Levancevich M.A., Belocerkovskij M.A., Kukareko V.A., Belyj A.V. Ionno-luchevoe azotirovanie gazotermicheskikh pokrytij s plakirovannymi sloyami // Uprochnyayushchie tekhnologii i pokrytiya. — 2014, № 11, 42—47 (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.