fwjТрение и и износTitle in english0000-00000000-0000AGU10.32864/0202-4977-2026-47-3-217-225fwj-118Research ArticleСтатьиТрибохимическая адаптация аддитивного-выращенного сплава «нержавеющая сталь–медь» в условиях трения без смазочного материала при прохождении электрического токаTribochemical Adaptation of Additively Grown Alloy “Stainless Steel—Copper” under Unlubricated Sliding Conditions with Passing Electric CurrentОсиповичК. С.OsipovichK. S.

пр. Академический, 2/4, г. Томск 634055

V.E. Panin Institute of Strength Physics and Materials Science, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

osipovich_k@ispms.ruПанфиловА. О.PanfilovA. O.

пр. Академический, 2/4, г. Томск 634055

Akademichesky Ave., 2/4, Tomsk 634055

МосквичевЕ. Н.MoskvichevE. N.

пр. Академический, 2/4, г. Томск 634055

Akademichesky Ave., 2/4, Tomsk 634055

ЧумаевскийА. В.ChumaevskyA. V.

пр. Академический, 2/4, г. Томск 634055

Akademichesky Ave., 2/4, Tomsk 634055

КолубаевЕ. А.KolubaevE. A.

пр. Академический, 2/4, г. Томск 634055

Akademichesky Ave., 2/4, Tomsk 634055

ФадинВ. В.FadinV. V.

пр. Академический, 2/4, г. Томск 634055

Akademichesky Ave., 2/4, Tomsk 634055

СавченкоН. Л.SavchenkoN. L.

пр. Академический, 2/4, г. Томск 634055

Akademichesky Ave., 2/4, Tomsk 634055

ТарасовС. Ю.TarasovS. Yu.

пр. Академический, 2/4, г. Томск 634055

Akademichesky Ave., 2/4, Tomsk 634055

Институт физики прочности и материаловедения им. В.Е. Панина Сибирского отделения Российской академии наукРоссияAkademichesky Ave., 2/4, Tomsk 634055Russian FederationИнститут физики прочности и материаловедения им. В.Е. Панина Сибирского отделения Российской академии наукРоссияV.E. Panin Institute of Strength Physics and Materials Science, Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesRussian Federation202630092026473217225Copyright © AGU, 20262026AGUAGUhttps://fwj.ejournal.by/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://fwj.ejournal.by/jour/article/view/118

Многокомпонентные сплавы из нержавеющей стали и меди (НС/Cu) получили с использованием двухпроволочной электронно-лучевой аддитивной технологии. Триботехнические испытания в условиях трения без смазочного материала по схеме «палец—диск» при скорости скольжения 5 м/с и контактном давлении (силе) 0,13 МПа (1,17 Н) проводили с пропусканием и без пропускания электрического тока на образцах, ориентированных нанесёнными слоями параллельно и перпендикулярно поверхностям трения. Получены возрастающие зависимости износа и падающие зависимости коэффициента трения от мощности электрического тока. Установлено, что при низкой электрической мощности до 40 Вт трение аналогично трению в условиях скольжения без смазки, которое характеризуется адгезионным изнашиванием и образованием слоя переноса материала. Пропускание электрического тока при мощности выше 40 Вт приводит к переходу от адгезионного механизма изнашивания с элементами трибоокисления к адгезионному с интенсивным переносом материала и с образованием гладких слоёв переноса, содержащих оксиды (шпинели). Полученные зависимости не имеют различий, связанных с ориентацией выращенных слоёв образца относительно поверхности трения. Сделан вывод, что образование шпинелей связано с механизмом трибохимической адаптации системы НС–Cu к условиям нагрузки. Результаты исследования могут быть использованы при разработке композитов на основе разнородных материалов для энергетического оборудования (подшипники тяжелонагруженных электрических машин) и электроники (теплоотводящие элементы с износостойким покрытием).

Multicomponent stainless steel and copper (SS/Cu) alloys were produced using dual wire-feed electron beam additive manufacturing added with 50 vol. % stainless steel. Tribotechnical pin-on-disk tests under conditions of dry friction were conducted at a sliding speed of 5 m/s and a contact stress of 0.13 MPa (1.17 N) with and without passing electric current via specimens oriented with the grown layers parallel and perpendicular to the worn surfaces. Upward dependences of wear and downward dependences of friction coefficient on electric current power were obtained. It was found that sliding at low electrical power up to 40 W is similar to the unlubricated sliding with-out passing the current ion, characterized by adhesive wear and the formation of a material transfer layer. Passing electric current at a power above 40 W led to a transition from an adhesive wear mechanism with triboxidation elements to an adhesive with intensive transfer of material to form smooth transport layers containing oxides (spinels). The obtained relationships did not reveal differences related to the orientation of the grown layers of the sample relative to the friction surface. It was concluded that spinel formation is associated with the mechanism of tribochemical adaptation of the SS–Cu system to load conditions. The results of the study represent an important step in the development of tribocomposites based on heterogeneous materials for power equipment (bearings of heavy-duty electrical machines) and electronics (heat-removing elements with a wear-resistant coating).

аддитивное производствомногокомпонентные сплавынержавеющая стальмедьизносскользящий электрический контактконтактная проводимостьизношенная поверхностьadditive manufacturingmulticomponent alloysstainless steelcopperwearsliding electrical contactcontact conductivityworn surfaceReferencesOsipovich K.S., Fadin V.V., Savchenko N.L., Chumaevskii A.V., Panfilov A.O., Moskvichev E.N., Gurianov D.A., Kolubaev E.A., and Tarasov S.Yu. Wear and Contact Conductivity of Multicomponent Copper/Stainless Steel Additively Manufactured Alloys in Unlubricated Sliding with Passing Electric Current // Wear. — 2026 (584–585), 206372Osipovich K.S., Fadin V.V., Savchenko N.L., Chumaevskii A.V., Panfilov A.O., Moskvichev E.N., Gurianov D.A., Kolubaev E.A., and Tarasov S.Yu. Wear and Contact Conductivity of Multicomponent Copper/Stainless Steel Additively Manufactured Alloys in Unlubricated Sliding with Passing Electric Current // Wear. — 2026 (584–585), 206372Wong P.K., Kwok C.T., Man H.C., and Guo D. Laser Fabrication of W-reinforced Cu Layers: II. Electrical Wear Behavior in Air and Synthetic Acid Rain // Materials Chemistry and Physics. — 2016 (177), 118—130Wong P.K., Kwok C.T., Man H.C., and Guo D. Laser Fabrication of W-reinforced Cu Layers: II. Electrical Wear Behavior in Air and Synthetic Acid Rain // Materials Chemistry and Physics. — 2016 (177), 118—130Cabrera M., Oropesa Y., Pablo Sanhueza J., Tuninetti V., and Onate A. Multicomponent Alloys Design and Mechanical Response: from High Entropy Alloys to Complex Concentrated Alloys // Materials Science and Engineering: R: Reports — 2024 (161), 100853Cabrera M., Oropesa Y., Pablo Sanhueza J., Tuninetti V., and Onate A. Multicomponent Alloys Design and Mechanical Response: from High Entropy Alloys to Complex Concentrated Alloys // Materials Science and Engineering: R: Reports — 2024 (161), 100853Kolubaev E.A., Rubtsov V.E., Chumaevskii A.V., and Astafurova E.G. Micro-, Meso- and Macrostructural Design of Bulk Metallic and Polymetallic Materials by Wire-Feed Electron-Beam Additive Manufacturing // Physical Mesomechanics. — 2022 (25), 479—491Kolubaev E.A., Rubtsov V.E., Chumaevskii A.V., and Astafurova E.G. Micro-, Meso- and Macrostructural Design of Bulk Metallic and Polymetallic Materials by Wire-Feed Electron-Beam Additive Manufacturing // Physical Mesomechanics. — 2022 (25), 479—491Zhang Y., Zuo T.T., Tang Z., Gao M.C., Dahmen K.A., Liaw P.K., and Lu P. Microstructures and Properties of High-Entropy Alloys // Progress in Materials Science Series. — 2014 (61), 1—93Zhang Y., Zuo T.T., Tang Z., Gao M.C., Dahmen K.A., Liaw P.K., and Lu P. Microstructures and Properties of High-Entropy Alloys // Progress in Materials Science Series. — 2014 (61), 1—93Surashe V.K., Mahale V., Keche A.P., Alange R.C., Aghav P.S., and Dorik R.G. Structural and Electrical Properties of Copper Ferrite (CuFe2O4) NPs // Journal of Physics: Conference Series. — 2020 (1644), 012025Surashe V.K., Mahale V., Keche A.P., Alange R.C., Aghav P.S., and Dorik R.G. Structural and Electrical Properties of Copper Ferrite (CuFe2O4) NPs // Journal of Physics: Conference Series. — 2020 (1644), 012025Ling H. and Petric A. Electrical and Thermal Properties of Spinels // Proceed. Electrochem. Soc. — 2005 (2005-07), 1866—1873Ling H. and Petric A. Electrical and Thermal Properties of Spinels // Proceed. Electrochem. Soc. — 2005 (2005-07), 1866—1873Костецкий Б.И. Структурно-энергетическая приспосабливаемость материалов при трении // Трение и износ. — 1985 (6), № 2, 201—212Kostetsky B.I. Strukturno-energeticheskaya prisposablivaemost materialov pri trenii // Trenie i iznos. — 1985 (6), № 2, 201—212 (in Russian)Kumar R. and Antonov M. Self-Lubricating Materials for Extreme Temperature Tribo-Applications // Materials Today: Proceedings. — 2020 (44), 4583—4589Kumar R. and Antonov M. Self-Lubricating Materials for Extreme Temperature Tribo-Applications // Materials Today: Proceedings. — 2020 (44), 4583—4589

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