Исследовано влияние вида трения движения (скольжение/качение) на поведение противоизносных присадок литиевой пластичной смазки. Проведены испытания пластичного смазочного материала на износ в условиях трения скольжения на четырёхшариковой машине трения и в составе подшипника качения. Показано разнонаправленное влияние присадок на трибологические свойства пластичных смазочных материалов. Введение детонационных наноалмазов в литиевый ПСМ в концентрации 0,3 % по массе в условиях трения качения приводит к снижению коэффициента трения относительно базового ПСМ в 2 раза и увеличению относительного ресурса. В условиях трения скольжения противоизносные свойства улучшаются в 1,7—1,9 раз. Добавка трикрезилового эфира ортофосфорной кислоты (ТКФ) в литиевый ПСМ в условиях трения качение приводит к увеличению коэффициента трения в 3,65 раза и снижению относительного ресурса, а в условиях трения скольжения увеличивает противоизносные свойства в 1,9 раз. Результаты исследований позволяют подобрать оптимальный состав добавок в зависимости от условий работы узла трения.

Исследовались Ti-Mo-Si покрытия для защиты титанового сплава Ti-6Al-4V от изнашивания и высокотемпературного окисления нанесённые методом электроискрового легирования. Для формирования Ti-Mo-Si покрытия использовался нелокализованный электрод, состоящий из титановых гранул с добавлением порошков кремния и молибдена. Для изучения фазового состава покрытий применяли рентгеновский дифрактометр Дрон-7 в CuKα излучении. Согласно данным рентгенофазового анализа в составе покрытий обнаружены фазы αTi, Mo, Ti5Si3 и TiSi2. Средняя толщина, приготовленный покрытий, находилась в диапазоне от 31,70 до 40,97 мкм. По данным энергодисперсионного анализа в составе покрытий преобладал титан, концентрация молибдена достигала 18 ат. %, а кремния — 9 ат. %. Показано, что частицы кремния непропорционально меньше участвовали в формировании покрытия по сравнению с частицами молибдена. Испытание на жаростойкость показало, что применение разработанных Ti-Mo-Si покрытий позволяет повысить жаростойкость титанового сплава Ti-6Al-4V при температуре 900 °С до 5,7 раза. Микротвёрдость поверхности Ti-Mo-Si покрытий находилась в диапазоне от 5,81 до 9,88 ГПа. Установлено, что с ростом соотношения кремния к молибдену в нелокализованном электроде, средние значения коэффициента трения покрытий в режиме сухого скольжения монотонно повышались от 0,81 до 0,86. Применение Ti-Mo-Si покрытий позволяет снизить износ поверхности изделий из титанового сплава до 19 раз. Наибольшую твёрдость, износостойкость и жаростойкость продемонстрировало покрытие с наибольшим содержанием кремния.

Исследовано влияние химического и фазового состава, структуры и триботехнические характеристики двух типов вакуумных ионно-плазменных антифрикционных углеродных покрытий, легированных соответственно молибденом и вольфрамом. Триботехнические характеристики исследуемых покрытий оценивались на четырёхшариковой машине трения с модернизированной оправкой как при сухом трении, так и при трении в режиме граничной смазки в инактивной (полиальфаолефиновое масло ПАО-4), поверхностно-активной (ПАО-4 + 1 мас. % олеиновой кислоты) и химически активной (то же масло + 2 мас. % присадки ДФ-11) смазочных средах. Установлено, что все исследованные покрытия существенно снижают как потери на трение, так и износ. Обнаружено, что легирование почти так же снижает трение, как исследуемые смазочные материалы. Так, при сухом трении шарика из стали ШХ-15 по цилиндрическим поверхностям роликов из той же стали, был получен коэффициент трения ~ 0,8; при трении шара по роликам, на который нанесено покрытие из «монокристаллического углерода» легированного молибденом, коэффициент сухого трения составляет ~ 0,7; дополнительно в среде инактивного масла эта пара трения обеспечивает коэффициент трения 0,12—0,14; а в среде масла с химически активной серосодержащей присадкой коэффициент трения снижается до 0,05. Для пары трения сталь — алмазоподобное покрытие легированное молибденом, при граничной смазке поверхностно-активной композицией, минимальный коэффициент трения составил 0,09. Учёт полученных результатов позволит оптимизировать процесс создания высокоэффективных смазочных материалов для тяжелонагруженных узлов трения.

Исследовано изменение микроструктуры и дефектности структуры (на примере плотности дислокаций) образцов из инструментальной быстрорежущей стали Р6М5, облучённых однократным высокоэнергетическим лазерным импульсом и влияние этих изменений на абразивную износостойкость исследуемого материала. Установлено, что предлагаемая лазерная обработка существенно влияет на микроструктуру облучённых образцов. Это выражается в частичном перераспределении и растворении «тяжёлых» карбидов типа Ме6С, содержащих вольфрам и молибден в матрице материала (мартенсите). При этом конфигурация «тяжёлых» карбидов Ме6С расположена между формулами Fe3(W,Mo)3C – Fe4(W,Mo)2C. При помощи программы анализа изображений Thixomet было определено, что количество зёрен «тяжёлых» карбидов Ме6С в объёмном отношении снизилась в 1,30—1,58 раза в зависимости от расстояния от исследуемой точки до места облучения образца. На основании результатов рентгенофазового анализа было определено изменение дефектности структуры на примере плотности дислокаций. Результаты испытаний на абразивный износ показали, что имеет место повышение износостойкости облучённых образцов в 1,58—2,48 раза в зависимости от расстояния от исследуемой точки до места облучения образца. При этом значение наибольшей износостойкости (в 2,48 раза) достигается при наибольших изменениях микроструктуры и дефектности структуры, что соответствует расстоянию от исследуемой точки до места облучения образца равному 20 миллиметров. Полученные результаты позволяют рекомендовать применение метода микроструктурного анализа для назначения оптимальных режимов лазерного упрочнения материалов.

Методом растровой и атомно-силовой микроскопии изучена структура приповерхностного нарушенного слоя в монокристаллах алмаза после круглого шлифования. Показано, что размеры, структура нарушенного слоя определяются фракционным составом алмазных зёрен в алмазно-абразивном инструменте. Структуру нарушенного слоя монокристалла формируют сети микротрещин с раскрытыми и нераскрытыми устьями, разделяющие слой на блоки. Приповерхностный участок нарушенного слоя состоит из блоков (1—3 мкм), разделённых сетью микротрещин. Далее расположен участок из больших по размерам блоков, переходящий в участок из блоков, расположенных между фрагментами разрушенных зёрен монокристалла. Изнашивание монокристалла алмаза при алмазно-абразивном шлифовании происходит в результате двух, одновременно протекающих процессов: образование нарушенного приповерхностного слоя при динамическом контактном взаимодействии вершин алмазных зёрен на поверхность монокристалла и его разрушения при внедрении и перемещении вершин алмазных зёрен в нарушенном слое. Контактные взаимодействия вершин алмазных зёрен с поверхностью монокристалла определяет её морфологию, структуру нарушенного слоя, которые влияют на цветовые характеристики бриллианта.

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.

Представлены результаты исследования бывших в эксплуатации с 1986—1991 годов чугунных труб экономайзеров водогрейных котлов, не имеющих внешних визуальных повреждений. Определена закономерность изнашивания в виде графитизации поверхностного слоя внутренних стенок труб экономайзера. Исследования проводились с использованием растрового электронного микроскопа JSM-6390LV с приставкой для энергодисперсионного анализа, а также микротвёрдомера DuraScan 20. Даны снимки участков измерения микротвёрдости на участках, подвергшихся графитовой коррозии. Определены размеры полностью преобразованного в результате графитизации слоя и переходной зоны. Измерена микротвёрдость полностью преобразованного в результате графитизации слоя и переходной зоны. Установлено, что микротвёрдость этих зон существенно меньше микротвёрдости серого чугуна. Приведены результаты энергодисперсионного анализа и характерные диагностические признаки, идентифицирующие процесс графитизации. Предложен метод оценки несущей способности чугунных труб экономайзера в зависимости от величины графитизации. Математическая модель учитывает все основные свойства, особенности и физико-геометрические характеристики реальной конструкции, расчётная схема которой представляет собой жёстко-защемлённую по концам балку, изгибаемую равномерно-распределённой статической нагрузкой от собственной массы трубы и веса, протекающей по ней воды. Полученная расчётным путём остаточная толщина стенки трубы 4,53 мм. после износа её внутренней цилиндрической поверхности, сопоставима с известными опытными количественными данными статистического анализа аварийных ситуаций на экономайзерах. Полученные результаты могут быть использованы как при экспертном исследовании чугунных труб экономайзера, так и для обоснования их выбраковки или продления срока службы.

Исследовано сухое скольжение модельных образцов стали Ст3 по стали 45 под воздействием переменного тока плотностью до 120 А/см2 по схеме сопряжения «pin-on-ring». Изучены возможности увеличения износостойкости путём изменения одного из геометрических параметров (высоты) образца (pin) и исследована температура держателя образца в разных точках. Было показано, что эта температура может превышать 150 °С в зоне крепления образца. Увеличение температуры держателя образца и интенсивность изнашивания имели нелинейный характер в соответствии с кривой, близкой к экспоненте при увеличении плотности тока. Скольжение при плотности тока более 100 А/см2 происходило в условиях катастрофического изнашивания. Наблюдалось образование слоя переноса толщиной около 20 мкм на поверхности контакта образцов. С помощью рентгеновского фазового анализа было установлено, что слой переноса содержит более 70 % FeO. Анализ поверхностей изнашивания позволил выявить механизм разрушения контактных слоёв, который выражался в разделение номинальной площади контакта на два сектора. Граница между секторами была вполне чёткая и перпендикулярная к направлению скольжения. Сектор, направленный навстречу набегающей контактной поверхности контртела, имел следы адгезии, пропахивания и т.п., которые обычно появляются при скольжении без тока. Другой сектор имел признаки деформации, аналогичные деформации вязкой жидкости, а следы адгезии не наблюдались. Коэффициент трения уменьшался при увеличении плотности тока и не изменял своего поведения при переходе в режим катастрофического изнашивания. Представленные закономерности наблюдались на качественном уровне независимо от высоты образцов. Количественно различались только температуры нагрева держателя образца. Результаты работы будут полезны при создании реального узла трения, работающего в условиях скользящего токосъёма с высокой плотностью тока.

Статья посвящена расчёту действующих сил и амплитудно-частотных характеристик системы «ро- тор–статор», находящейся в состоянии фрикционного контакта. В отличие от известных подходов сила нормального давления между ротором и статором определена не только упругостью и демпфи- рованием их материалов в месте контакта или/и опор статора, но и изгибной комплексной жёсткостью всего ротора, условно получившего дополнительный подшипник с зазором. Такая квазистатическая реакция ротора на контакт со статором, изначально с кулоновским трением скольжения между ними, расширена до динамического контакта с трением качения ротора по статору, зависимым от силы нор- мального давления между ними. В предложенной математической модели и в рассмотренном практи- ческом примере уравнения обката составлены и решены в матричной форме относительно скорости прецессии и перемещений ротора, исходя из системных (взаимосвязанных со статором) упруго-инер- ционных характеристик, а также из коэффициентов трения скольжения и качения, внутренних и внеш- них потерь. Расчётами установлены конечные диапазоны возможных угловых скоростей для безот- рывного обкатывания ротором статора и показана возможность его устранения, корректируя всего два параметра системы — ности статора.

Изучены механизмы изнашивания органических композиционных материалов с низким содержанием металлических элементов для тормозных систем средней и тяжелой нагруженности. Испытания проводились по схеме «палец—диск» на машине трения MMW-1. Тепловое воздействие при трении моделировалось методом конечных элементов с фокусом на распределение тепла по поверхности. Установлено, что скорость скольжения оказывает наибольшее влияние на интенсивность изнашивания, составляя 52,24 %. Отмечено снижение коэффициента трения при температуре выше 490 °C. Материалы с высоким содержанием Cu–C (20 мас. %) показали меньший износ и более низкие коэффициенты трения благодаря графиту, в то время как материалы с низким содержанием Cu–C (5 мас. %) были подвержены более выраженному абразивному износу из-за перегрева. Композиты с 25 мас. % связующего также имели признаки абразивного износа, в то время как при содержании связующего 35 мас. % поверхность характеризовалась более равномерным рельефом. Однако повышенное содержание связующего привело к локальному термическому разрушению, что проявилось в виде трещин и повреждений поверхности. Практическая значимость заключается в возможности оптимизации материалов для улучшения их износостойкости при высоких температурах и нагрузках.