Механические свойства и триботехнические характеристики медноматричного композита, армированного TiC–Ti

В работе изучена микроструктура, фазовый состав, механические свойства и триботехнические характеристики медноматричных композитов системы Cu–Fe–FeCr–MoS₂–C, упрочнённых композиционными включениями TiC–Ti, размер которых составлял 100—140 мкм и 140—200 мкм. Исследуемые композиты получали методом спекания под давлением, а содержание армирующих включений TiC–Ti составляло 3 об. %, 5 об. %, 7 об. %, 9 об. % и 11 об. %. Показано, что твёрдость исследуемых композитов увеличивается при добавлении металлокерамических включений TiC–Ti до 15 HBW 10/250/30, что более чем на 40 % превосходит твёрдость матричного композита. Выявлено, что композиты, армированные включениями TiC–Ti, обладают большей стойкостью к изнашиванию, по сравнению с матричным композитом без введения упрочняющих включений. Установлено, что наибольшей стойкостью к изнашиванию обладает композит, содержащий 7 об. % включений TiC–Ti, размер которых составляет 100—140 мкм, а увеличение содержания включений до 9 об. % и 11 об. % приводит к увеличению интенсивности изнашивания композита. При введении более 7 об. % композиционных включений TiC–Ti, размер которых составляет 140—200 мкм, также происходит снижение стойкости к изнашиванию. Максимальный коэффициент трения демонстрирует композит, армированный 11 об. % включений TiC–Ti размером 100—140 мкм, который составляет 0,36 ± 0,03, а при увеличении размера включений до 140—200 мкм наибольший коэффициент трения наблюдается при введении 7 об. % TiC–Ti.

1. Xiao J. K., Xiao S.X., and Chen J. Wear Mechanism of Cu-Based Brake Pad for High-Speed Train Braking at Speed of 380 km/h // Tribology Interna-tional. — 2020 (150) no. 106357, 1—8

2. Peng T., Yan Q., and Li G. The Braking Behaviors of Cu-Based Metallic Brake Pad for High-Speed Train under Different Initial Braking Speed // Tribology letters. — 2017 (65), no. 4, 135—148

3. Бодрова Л.Е., Мейлах А.Г., Пастухов Э.А. Упрочнение меди металлизованными включениями карбидов хрома и ниобия // Физика и химия обработки материалов. — 2016, № 1, 68—75

4. Фадин В.В., Колубаев А.В., Алеутдинова М.И. Трение композитов на основе карбида титана, полученных методом технологического горения // Трение и износ. — 2011 (32), № 6, 608—613

5. Шустер Л.Ш., Мамлеев Р., Камалетдинова Р.Р. Износ трибосопряжений из керамико-металлического материала на основе карбида титана // Трение и износ. — 2016 (37), № 2, 214—218

6. Еременко В.Н., Буянов Ю.И., Прима С.Б. Строение диаграммы состояния системы титан-медь // Порошковая металлургия. — 1966, № 6, 77

7. Шмаков В.В., Буяков А.С., Буякова С.П. Фрактальный анализ эволюции топографии поверхности гомогенных и двойных композитов ZrB2–TaB2–SiC при абразивном изнашивании // Письма в Журнал технической физики. — 2024 (50), № 22, 11—15

8. Fasihi P., Kendall O., and Abrahams R. Effect of Graphite and MoS2 Based Solid Lubricants for Application at Wheel-Rail Interface on the Wear Mechanism and Surface Morphology of Hypereutectoid Rails // Tribology International. – 2021 (157), no. 106886, 1—16

9. Prabhu T.R., Arivarasu M., and Chodancar Y. Tribological Behaviour of Graphite-Reinforced FeNiCrCuMo High-Entropy Alloy Self-Lubricating Composites for Aircraft Braking Energy Applications // Tribology Letters. — 2019 (67), no. 3, 78—93

10. Dudina D.V., Ukhina A.V., and Bokhonov B.B. The Influence of the Formation of Fe3C on Graphitization in a Carbon-Rich Iron-Amorphous Carbon Mixture Processed by Spark Plasma Sintering and Annealing // Ceramics International. — 2017 (43), no. 15, 11902—11906

11. Xiao Y., Zhang Z., and Yao P. Mechanical and Tribological Behaviors of Copper Metal Matrix Composites for Brake Pads Used in High-Speed Trains // Tribology International. — 2018 (119), 585—592

12. Bagheri G.H.A. The Effect of Reinforcement Percentages on Properties of Copper Matrix Composites Reinforced with TiC Particles // Journal of Alloys and Compounds. — 2016 (676), 120—126