Триботехнические характеристики композитов БрАМц9-2/W, полученных методом фрикционной перемешивающей обработки

Изучена микроструктура, фазовый состав, механические и трибологические свойства композитов с матрицей из бронзы БрАМц9-2, армированной частицами вольфрама. Образцы с 0, 5, 10 и 15 об. % частиц W были получены методом фрикционной перемешивающей обработки (ФПО). Показано, что в результате многопроходной ФПО вольфрам-содержащих образцов формируется композиционная структура из многофазной бронзовой матрицы, состоящей из α-Cu твёрдого раствора, интерметаллидов β-Cu3Al, γ2-Al4Cu9 и равномерно распределённых в ней армирующих частиц вольфрама. При испытания на сухое трение скольжения по стальному контртелу все образцы продемонстрировали близкие значения коэффициента трения, лежащие в диапазоне 0,33—0,39. Значения интенсивности изнашивания у композитов, армированных W, были заметно меньше, чем у образцов без W. Минимальное значения интенсивности изнашивания были получены на образцах БрАМц9-2/5%W. Эффект трибоокисления в вольфрам-содержащих образцах сопровождался образованием κ-фазы Al2O3 за счёт окисления метастабильной фазы γ-Al4Cu9. Полученные композиты могут быть использованы для создания узлов трения машин и устройств, высоковольтных электрических контактов, теплоотводящих материалов и для ряда других практических применений.

1. Laghari R.A., Jamil M., Laghari A.A., and Khan A.M. Material Characteristics and Machinability of Metal Matrix Composite Materials: A Critical Review on Recent Advances and Future Perspectives // Measurement. — 2025 (242, Part B), 115839

2. Li Y., Hou C., Cao L., Liu C., Liang S., Tang F., Song X., and Nie Z. Excellent Wear Resistance of Multicomponent Nanocrystalline W‒Cu Based Composite // Journal of Alloys and Compounds. — 2021 (861), 158627

3. Selvakumar N. and Vettivel S.C. Thermal, Electrical and Wear Behavior of Sintered Cu–W Nanocomposite // Materials and Design. — 2013 (46), 16— 25

4. Huang Y., Zhou X., Hua N., Que W., and Chen W. High Temperature Friction and Wear Behavior of Tungsten – Copper Alloys // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. — 2018 (77), 105—112

5. Schell J., Heilmann P., and Rigney D.A. Friction and Wear of Cu–Ni Alloys // Wear. — 1982 (75), 205—220

6. Akbari M., Asadi P., and Sadowski T. A Review on Friction Stir Welding/Processing: Numerical Modeling // Materials. — 2023 (16), 5890

7. Cheremnov A., Zykova A., Savchenko N, Knyazhev E., Semenchuk N., Gurianov D., Vorontsov A., Utyaganova V., Chumaevskii A., Kolubaev E., and Tarasov S. Surface CuAl9Mn2/W Composites Prepared by Multipass Friction Stir Processing: Microstructures, Phases, and Mechanical and Tribological Properties // Journal of Materials Engineering and Performance. — 2024

8. Ren F., Zhu W., Chu K., and Zhao C. Tribological and Corrosion Behaviors of Bulk Cu-W Nanocomposites Fabricated by Mechanical Alloying and Warm Pressing // Journal of Alloys and Compounds. — 2016 (676), 164—172

9. Schell J., Heilmann P., and Rigney D.A. Friction and Wear of Cu–Ni Alloys // Wear. — 1982 (75), 205—220

10. Kim Y.D., Oh N.L., Oh S.-T., and Moon I.-H. Thermal Conductivity of W-Cu Composites at Various Temperatures // Materials Letters — 2001 (51), 420—424

11. Moskvichev E., Shamarin N., and Savchenko N. High Temperature Tribological Properties of Additively Manufactured WC Reinforced CuAl7–W Composites // Wear. — 2024 (556–557), 205535

12. Zykova A., Panfilov A., Chumaevskii A., Vorontsov A., Moskvichev E., Nikonov S., Gurianov D., Savchenko N., Kolubaev E., and Tarasov S. Insitu Dispersion Hardened Aluminum Bronze/Steel Composites Prepared Using a Double Wire Electron Beam Additive Manufacturing // Progress in Additive Manufacturing. — 2023 (8), 1067—1082

13. Besson R., Avettand-Fenoel M.-N., Thuinet L., Kwon J., Addad A., Roussel P., and Legris A. Mechanisms of Formation of Al4Cu9 during Mechanical Alloying: An Experimental Study // Acta Materialia. — 2015 (87), 216—224

14. Kwarciak J, Bojarski Z, Morawiec H. Phase transformation in martensite of Cu-12.4% Al // Journal of Materials Science — 1986 (21), 788—792

15. Li Y., Fu H., Ma T., Wang K., Yang X., and Lin J. Microstructure and Wear Resistance of AlCoCrFeNi-WC/TiC Composite Coating by Laser Cladding // Materials Characterization. — 2022 (194), 112479