Коэффициент трения при низких скоростях скольжения монокристаллического оксида алюминия в паре с металлическими и полимерными материалами

Представлены результаты экспериментального определения коэффициента трения различных материалов (сталь 95Х18 и бронза БрАЖ9-4, фторопласт Ф-4 и полиамид ПА-6, графит МПГ-7) в паре трения с монокристаллическим оксидом алюминия в условиях низких скоростей и различных нагрузок. Определение коэффициента трения оксида алюминия при низких скоростях скольжения позволило зафиксировать и оценить коэффициент страгивания для различных материалов контртел, выявить механизмы взаимодействий трущихся и их влияния на процессы трения. Исследования триботехнических характеристик монокристаллического оксида алюминия показало, что сам по себе он не обладает антифрикционными свойствами и при его применении в узлах трения необходимо учитывать материал сопряжения, нагрузки на контакт трения и скорости скольжения. К металлам оксид алюминия имеет высокое сродство, что вызывает сильное адгезионное взаимодействие вплоть до износа с когезионным разрушением. Полимерные материалы, такие как фторопласт и полиамид слабо адгезионно взаимодействуют с оксидом алюминия, что обеспечивает стабильное скольжение без смазки с низким коэффициентом трения в широком диапазоне нагрузок и скоростей. Сухое трение самосмазывающегося материала графита, определяется триботехническими свойствами самого графита. При низких нагрузках и скоростях скольжения, выявляется адсорбционная составляющая трения. При усилиях достаточных для разрушения связей в кристаллических слоях графита процесс трения лимитируется эффектом самосмазывания графита.

1. Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. — 2015, № 1(34), 3—33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33

2. Alisin V. and Gutsev D. Tribological Properties of Sapphire under Dry Friction against Chromium and Zirconium Ceramics // Modern Trends in Manufacturing Technologies and Equipment: ICMTMTE 2021. — 2022 (21), 18—22

3. Müller U., Kaiser J., Barth S., and Bergs T. The Tribology Between Monocrystalline Diamond and Polycrystalline Cubic Boron Nitride During Frictional Contact // Journal of Manufacturing Processes. — 2021 (68), 1147—1157

4. Zou L., Dong G., and Zhou M. Investigation on Frictional Wear of Single Crystal Diamond Against Ferrous Metals // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. — 2013 (41), 174—179

5. Беляченков И.О., Щеголева Н.Е., Чайникова А.С. и др. Нитридокремниевые керамические материалы для подшипников авиационных ГТД и способы их получения (обзор) // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. — 2019, № 7 (79), Ст. 05. URL http://viam-works.ru/ (Дата обращения 26.07.2023). dx.doi.org/10.18577/2307-6046-2019-0-7-42-49

6. Бурковская Н.П., Севостьянов Н.В., Болсуновская Т.А., Ефимочкин И.Ю. Совершенствование материалов для подшипников скольжения двигателей внутреннего сгорания (обзор) // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. — 2020, № 1, Ст.08. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения 26.07.2023 г.). DOI: 10.18577/2307-6046-2020-0-1-78-91.

7. Weick B.L., Furey M.J., and Vick B. Surface Temperatures Generated with Ceramic Materials in Oscillating // Journal of Tribology. — 1994 (116), no. 2, 260—267

8. Бурковская Н.П., Севостьянов Н.В. Металлокерамические композиционные материалы для подшипников скольжения (обзор) // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. — 2023, № 3, Ст.08. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения 26.07.2023 г.). DOI: 10.18577/2307-6046-2023-0-3-84-94

9. Коротинa М.А., Курмаев Э.З. Электронная структура оксида алюминия с кислородными вакансиями // Физика металлов и металловедение. — 2018 (119), № 8, 755—760

10. Steijn R.P. Friction and Wear of Single Crystals // Wear. — 1964 (7), no. 1, 48—66

11. Riesz C.H. and Weber H.S. Friction and Wear of Sapphire // Wear. — 1964 (7), no. 1, 67—81

12. Фадин Ю.А., Киреенко О.Ф., Крымов В.М., Никаноров С. Трибологические свойства монокристаллов оксида алюминия, полученных способом Степанова // Известия Российской академии наук. Серия физическая. — 2009 (73), № 10, 1466—1469

13. Fayeulle S., Berroug H., Hamzaoui B., Tréheux D., and Le Gressus C. Role of Dielectric Properties in the Tribological Behaviour of Insulators // Wear. — 1993 (162), 906—912

14. Севостьянов Н.В., Бурковская Н.П., Болсуновская Т.А., Ефимочкин И.Ю. Влияние температуры испытаний на триботехнические свойства карбосилицида титана Ti3SiC2. // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. — 2019, № 8, Ст.05. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения 26.07.2023). DOI: 10.18577/2307-6046-2019-0-8-36-45.