Preview

Трение и и износ

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Зависимость триботехнических характеристик от механических свойств и фазовых превращений композиционной керамики на основе диоксида циркония

https://doi.org/10.32864/0202-4977-2024-45-4-279-288

Аннотация

Исследовано влияние добавки диоксида кремния (в интервале концентраций СSiO2 от 0 до 6 мол. %) в циркониевую керамику (стабилизированную в тетрагональной фазе оксидом кальция), упрочненную оксидом алюминия, на ее коэффициент трения и интенсивность износа. Обнаружено, что с повышением концентрации SiO2 обе характеристики испытывают немонотонные изменения с общей тенденцией к увеличению. Проведен сравнительный анализ зависимостей механических свойств (микротвердости, вязкости разрушения и индекса хрупкости), трансформируемости тетрагональной фазы t-ZrO2 и интенсивности износа от содержания SiO2 в исследуемой композиционной керамике. Показано, что немонотонный характер зависимости интенсивности износа от концентрации SiO2 обусловлен конкурентным влиянием изменений микротвердости, вязкости разрушения и трансформируемости t-ZrO2, вызванных введением диоксида кремния в керамику. Выдвинуто предложение о целесообразности изготовления кремнийсодержащей керамики (обладающей повышенными значениями вязкости разрушения и предела прочности на сжатие, а также запасом пластичности при комнатных температурах) с приповерхностным слоем, не содержащим SiO2, сохраняющим предпочтительные значения микротвердости, коэффициента трения и интенсивности износа.

Об авторах

А. А. Дмитриевский
Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина
Россия

Интернациональная, 33, г. Тамбов 392036



Н. Ю. Ефремова
Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина
Россия

Интернациональная, 33, г. Тамбов 392036



Г. В. Григорьев
Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина
Россия

Интернациональная, 33, г. Тамбов 392036



В. М. Васюков
Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина
Россия

Интернациональная, 33, г. Тамбов 392036



П. Н. Овчинников
Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина
Россия

Интернациональная, 33, г. Тамбов 392036



Список литературы

1. Garvie R.C., Hannink R.H.J., and Pascoe R.T. Ceramic Steel? // Nature. — 1975 (258), 703—704. DOI: 10.1038/258703a0

2. Hannink R.H.J., Kelly P.M., Muddle B.C. Transformation Toughening in Zirconia-Containing Ceramics // J. Am. Ceram. Soc. — 2000 (83), 461—874. DOI: 10.1111/j.1151-2916.2000.tb01221.x

3. Ghaemi M.H., Reichert S., Krupa A. et al. Zirconia Ceramics with Additions of Alumina for Advanced Tribological and Biomedical Applications // Ceram. Int. — 2017 (43), 9746—9752. DOI: 10.1016/j.ceramint.2017.04.150

4. Калинина М.В., Ковалько Н.Ю., Суслов Д.Н. и др. Влияние высокопористой биокерамики на основе системы ZrO2–Y2O3–CeO2 на биологические ткани экспериментальных животных // Перспективные материалы. — 2020, № 7, 29—39. DOI: 10.30791/1028-978X-2020-7-29-39

5. Olhero S.M., Torres P.M.C., Mesquita-Guimaraes J. et al. Conventional Versus Additive Manufacturing in the Structural Performance of dense Alumina-Zirconia Ceramics: 20 Years of Research, Challenges and Future Perspectives // J. Manuf. Process. — 2022 (77), 838—879. DOI: 10.1016/j.jma-pro.2022.02.041

6. Chevalier J., Liens A., Reveron H. et al. Forty Years After the Promise of «Ceramic Steel?»: Zirconia-Based Composites with a Metal-Like Mechanical Behavior // J. Am. Ceram. Soc. — 2020 (103), 1482—1513. DOI: 10.1111/jace.16903

7. Калинина М.В., Федоренко Н.Ю., Арсентьев М.Ю., Тихонов П.А., Шилова О.А. Получение керамики ZrO2–3 мол. % Y2O3 с различной степенью тетрагональности и исследование низкотемпературной деградации // Физика и химия стекла. — 2021 (47), № 4, 456—467. DOI: 10.31857/S0132665121040090

8. Turon-Vinas M., Zhang F., Vleugels J., and Anglada M. Effect of Calcia Co-Doping on Ceria-Stabilized Zirconia // J. Eur. Ceram. Soc. — 2018 (38), 2621—2631. DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2017.12.053

9. Дмитриевский А.А., Жигачева Д.Г., Ефремова Н.Ю., Умрихин А.В. Стойкость фазового состава и механических свойств наноструктурированных композиционных керамик на основе CaO-ZrO2 к гидротермальным воздействиям // Российские нанотехнологии. — 2019 (14), № 3-4, 39—45. DOI: 10.21517/1992-7223-2019-3-4-39-45

10. Овчинников П.Н., Ефремова Н.Ю., Жигачева Д.Г. и др. Пластификация циркониевой керамики, упрочненной оксидом алюминия, при добавлении диоксида кремния // Вестник Московского государственного технического университета имени Н.Э. Баумана. Серия «Естественные науки». — 2023 (106), № 1, 117—128. DOI: 10.18698/1812-3368-2023-1-117-128

11. Дмитриевский А.А., Жигачев А.О., Жигачева Д.Г., Родаев В.В. Влияние диоксида кремния на стабильность фазового состава и механические свойства керамики на основе диоксида циркония, упрочненной оксидом алюминия // ЖТФ. — 2020 (90), № 12, 2108—2117. DOI: 10.21883/JTF.2020.12.50128.84-20

12. Liao Y.-l., Zhang F.-l., Pan X.-Yi. et al. A Comparative Study on Tribological Behavior of Al2O3, AlN, Si3N4 and ZrO2 Ceramics Sliding Against Polycrystalline Diamond Ball // Wear. — 2023 (530-531), 205067. DOI: 10.1016/j.wear.2023.205067

13. Ghaemi M.H., Reichert S., Krupa A. et al. Zirconia Ceramics with Additions of Alumina for Advanced Tribological and Biomedical Applications // Ceram. Int. — 2017 (43), no. 13, 9746—9752. DOI: 10.1016/j.ceramint.2017.04.150

14. Duntu S.H., Agyapong J., Ahmad I., Islam M., and Boakye-Yiadom S. Combined Effect of Low ZrO2 Content and Carbon Nanostructures on Mechanical and Wear Properties of Hot-Pressed Al2O3/ZrO2 Hybrid Nanocomposites // Ceram. Int. — 2022 (48), 34803—34816. DOI: 10.1016/j.ceramint.2022.08.069

15. Акимов Г.Я., Чайка Э.В., Тимченко В.М., Маринин Г.А., Бурховецкий В.В. Износ керамики на основе диоксида циркония, стабилизированного оксидами магния и церия, при трении по стали без смазочного материала // Трение и износ. — 2009 (30), № 5, 511—515


Рецензия

Для цитирования:


Дмитриевский А.А., Ефремова Н.Ю., Григорьев Г.В., Васюков В.М., Овчинников П.Н. Зависимость триботехнических характеристик от механических свойств и фазовых превращений композиционной керамики на основе диоксида циркония. Трение и и износ. 2024;45(4):279-288. https://doi.org/10.32864/0202-4977-2024-45-4-279-288

For citation:


Dmitrievskiy A.A., Efremova N.Yu., Grigoriev G.V., Vasyukov V.M., Ovchinnikov P.N. Dependence of Tribotechnical Characteristics on Mechanical Properties and Phase Transformations of Zirconia Composite Ceramics. Title in english. 2024;45(4):279-288. (In Russ.) https://doi.org/10.32864/0202-4977-2024-45-4-279-288

Просмотров: 44

JATS XML

ISSN 0000-0000 (Print)
ISSN 0000-0000 (Online)