Субструктурные изменения в поверхностных слоях композиционных газотермических покрытий Cu–(Al–Si) при трении в различных условиях

Исследована структура, фазовый состав, твердость и триботехнические свойства композиционных газотермических покрытий 50 % Сu – 50 % (Al–Si) в различных условиях трения. Показано, что в процессе высокоскоростной металлизации происходит активное взаимодействие расплавленных алюминиевых и медных частиц, приводящее к образованию твердых растворов и интерметаллидных соединений в напыленных покрытиях. В частности, в покрытиях 50 % Сu – 50 % (Al–Si) помимо матричных фаз Cu и Al, регистрируются интерметаллиды Cu₉Al₄, CuAl₂, Cu₃Al. Твердость и микротвердость композита составляют 180 HV 1 и 180—190 HV 0,025, соответственно. Установлено, что композиционное покрытие из 50 % Сu – 50 % (Al–Si) имеет более высокую износостойкость в различных условиях трения, чем широко используемое покрытие из антифрикционной бронзы БрОФ10-1, полученное центробежной индукционной наплавкой. В частности, в среде смазочного материала И-20А износостойкость композиционного покрытия превышает износостойкость бронзы в ≈ 1,2 раз, в среде пластичного смазочного материала Литол-24 — в ≈ 1,4 раза, а при сухом трении до ≈ 2,8 раз. Показано, что в процессе граничного трения в алюминиевых частицах композита происходит накопление дислокаций, а в медных частицах при повышенных давлениях испытаний протекает преимущественное образование субзеренной структуры. На основании проведенных исследований сделано заключение, что повышенная износостойкость композита обусловлена наличием в нем твердых интерметаллидных соединений, твердорастворным упрочнением, присутствием кремния в алюминиевых прослойках, а также дислокационным упрочнением алюминиевых прослоек и образованием субзеренной структуры в медных прослоек.

1. Кордикова Е.И. Триботехника: конспект лек-ций; Белорусский государственный технологи-ческий университет. — Минск: Изд во БГТУ. — 2013

2. Белоцерковский М.А. Технологии активиро-ванного газопламенного напыления антифрик-ционных покрытий. — Минск: Технопринт. — 2004

3. Kukareko V.A., Belotserkovskii M.A., Grigor¬chik A.N., and Sosnovskii A.V. Structure and Tribologi-cal Properties of a Ti-TiN Coating Obtained by Hy-personic Metallization // Journal of Friction and Wear. — 2022 (43), no. 5, 300—304

4. Селиверстов И.А., Троцан Г.Н., Смирнов И.В., Селиверстрова С.Р. Исследование структуры и свойств плазменных покрытий на основе Fe-Al // Научный вестник Херсонской государственной морской академии. — 2014, № 1(10), 249—254

5. Филиппов М.А., Шешуков О.Ю. Трение и ан-тифрикционные материалы: учебное пособие; М во науки и высш. образования РФ. — Екате-ринбург: Изд во Урал. ун та. — 2021

6. Astrashab E.V., Grigorchik A.N., Kukare¬ko V.A., Belotserovskii M.A. Effect of Heat Treatment on the Structure, Phase Composition, and Wear Re-sistance of Thermal Spray Coatings of the Pseudo-alloy 08G2S+AK12 // Journal of Friction and Wear. — 2020 (41), no. 1, 6—11

7. Уманский Я.С., Скаков Ю.А., Иванов А.Н., Расторгуев Л.Н. Кристаллография, рентгено-графия и электронная микроскопия. — М.: Ме-таллургия. — 1982

8. Кононов А.Г., Кукареко В.А., Белый А.В., Шаркеев Ю.П. Ионно-модифицированные суб-микрокристаллические титановые и цирконие-вые сплавы для медицины и механики // Меха-ника машин, механизмов и материалов. — 2013, № 1(22), 47—53

9. Конева Н.А., Тришкина Л.И., Черкасова Т.В., Соловьев А.Н., Черкасов Н.В. Эволюция мик-роструктуры и ее параметров с деформацией в поликристаллических сплавах медь-алюминий с разной энергией дефекта упаковки // Известия высших учебных заведений. Физика. — 2021, № 7(64), 43—47

10. Тришкина Л.И., Черкасова Т.В., Соловь-ев А.Н., Черкасов Н.В. Субструктурные пре-вращения и фазовые переходы дислокационной структуры в сплавах Cu-Mn // Вестник ПНИПУ. Машиностроение, материаловедение. — 2021, № 3, 59—65

11. Диденко А.Н., Шаркеев Ю.П., Козлов Э.В., Рябчиков А.И. Эффекты дальнодействия в ион-но-имплантированных металлических матери-алах. — Томск: НТЛ. — 2004

12. Ким А.В. Влияние термомеханических обрабо-ток на микроструктуру и механические свой-ства аустенитной стали ЭК-164 / Выпускная квалификационная работа бакалавра. — Томск. — 2022

13. Новиков И.И. Дефекты кристаллического стро-ения металлов: учеб. пособие. — М.: Металлур-гия. — 1983

14. Марков Д.П., Келли Д. Адгезионно-инициируемые типы катастрофического изна-шивания // Трение и износ. — 2002 (23), № 5, 483—493

15. Кукареко В.А. Субмикроскопическая структу-ра Ni-Cr дисперсионно-твердеющих сплавов и их триботехнические свойства в условиях адге-зионного взаимодействия // Трение и износ. — 2003 (24), № 2, 192—202