Preview

Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наук

Расширенный поиск

Износостойкость наноструктурированных металлополимерных самосмазывающихся порошковых композитов

https://doi.org/10.29235/1561-8358-2021-66-2-154-160

Полный текст:

Аннотация

Проведенные микроструктурные исследования с использованием методов сканирующей электронной микроскопии и триботехнические испытания с применением стандартных методов изучения характеристик трения и изнашивания позволили установить механизм повышения износостойкости наноструктурированных металло- полимерных самосмазывающихся композиционных материалов. Показано, что политетрафторэтилен, содержащийся в порошковой медной матрице, позволяет на поверхности трения сформировать полимерные слои, способствующие снижению коэффициента трения и повышению нагрузочно-скоростных режимов эксплуатации узла трения, а при разрушении данных слоев в процессе трения наноструктуры углерода, распределенные в объеме медной матрицы, препятствуют развитию процессов схватывания, возникающих при взаимодействии микронеровностей на поверхностях материала и контртела. Установлено, что при значениях давления в трибоконтакте выше 1,5 МПа происходит вытеснение полимерного наполнителя из зоны трения и практически полное вдавливание наноструктур углерода в открытые участки поверхности медной матрицы композита, в результате чего частицы наноструктурного углеродного наполнителя не имеют возможности перемещаться по поверхности трения и не препятствуют развитию процессов схватывания поверхностей композиционного материала и контртела. Повышение скорости скольжения выше 1,5 м/с сопровождается ростом температуры в трибоконтакте, что ведет к деструкции полимерного наполнителя и потере им свойств самосмазывания. Также интенсивное тепловыделение в трибоконтакте сопровождается образованием и накоплением структурных дефектов поверхностных слоев композиционного материала с сопутствующим снижением его прочностных свойств, повышением коэффициента трения и интенсификацией процесса изнашивания контактирующих поверхностей. При этом скорости скольжения выше 1,5 м/с способствуют достаточно быстрому выносу наноструктур углерода из зоны трения и, соответственно, ухудшению триботехнических характеристик композиционного материала. Полученные результаты исследований могут быть использованы в машиностроении, на транспорте и в энергетике.

Об авторах

В. Н. Пасовец
Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь; Государственное научно-производственное объединение порошковой металлургии
Беларусь

Пасовец Владимир Николаевич – кандидат технических наук, доцент; докторант

ул. Машиностроителей, 25, 220118, Минск, Республика Беларусь

ул. Платонова, 41, 220005, Минск, Республика Беларусь



В. А. Ковтун
Гомельский филиал Университета гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь
Беларусь

Ковтун Вадим Анатольевич – доктор технических наук, профессор

пр. Речицкий, 35, 246021, Гомель, Республика Беларусь



Ю. М. Плескачевский
Белорусский национальный технический университет
Беларусь

Плескачевский Юрий Михайлович – член-корреспондент Национальной академии наук Беларуси, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Микро- и нанотехника»

ул. Я. Коласа, 22, 220013, Минск, Республика Беларусь



Список литературы

1. Blau, P. J. Friction Science and Technology from Concepts to Applications / P. J. Blau. – Boca Raton: CRC Press, 2019. – 436 p.

2. Madanhire, I. Mitigating Environmental Impact of Petroleum Lubricants / I. Madanhire, Ch. Mbohwa. – Geneva: Springer International Publishing AG Switzerland, 2016. – 238 p. https://doi.org/10.1007/978-3-319-31358-0

3. Роман, О. В. История порошковой металлургии Беларуси за 50 лет / О. В. Роман, П. А. Витязь, А. Ф. Ильющенко // 50 лет порошковой металлургии Беларуси: история, достижения, перспективы / редкол.: А. Ф. Ильющенко [и др.]. – Минск: ГНПО ПМ, 2010. – Гл. 1. – С. 5–33.

4. Порошковые нанокомпозиты триботехнического назначения / В. Н. Пасовец [и др.]. – Минск: КИИ, 2016. – 295 с.

5. Материалы и технологии порошковой металлургии в компонентах авиационной и космической техники / А. Ф. Ильющенко [и др.] // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. фіз.-тэхн. навук. – 2020. – Т. 65, № 3. – С. 272–284. https://doi.org/10.29235/1561-8358-2020-65-3-272-284

6. Ильющенко, А.Ф. Введение наноразмерных добавок при модифицировании энергонасыщенного гетерогенного композиционного материала / А. Ф. Ильющенко, Е. Е. Петюшик, О. К. Кривонос // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. фіз.-тэхн. навук. – 2019. – Т. 64, № 2. – С. 135–142. https://doi.org/10.29235/1561-8358-2019-64-2-135-142

7. Крагельский, И. В. Трение и износ / И. В. Крагельский. – М.: Машиностроение, 1968. – 430 с.

8. Семёнов, А. П. Схватывание металлов / А. П. Семёнов. – М.: Машгиз, 1958. – 280 с.

9. Мышкин, Н. К. Трение, смазка, износ: физические основы и технические приложения трибологии / Н. К. Мышкин, М. И. Петроковец. – М.: Физматлит, 2007. – 368 с.

10. Гаркунов, Д. Н. Триботехника / Д. Н. Гаркунов. – М.: Машиностроение, 1985. – 424 с.

11. Основы трибологии (трение, износ, смазка) / под ред. А. В. Чичинадзе. – М.: Машиностроение, 2001. – 664 с.

12. Мышкин, Н. К. Трибология полимеров: адгезия, трение, изнашивание и фрикционный перенос / Н. К. Мышкин, М. И. Петроковец, А. В. Ковалев // Трение и износ. – 2006. – Т. 27, № 4. – С. 429–443.

13. Kovtun, V. Tribological properties and microstructure of the metal-polymer composite thin layer deposited on a copper plate by electrocontact sintering / V. Kovtun, V. Pasovets, T. Pieczonka // Arch. Metall. Mater. – 2017. – Vol. 62, № 1. – P. 51–58. https://doi.org/10.1515/amm-2017-0007

14. Preparation and properties of 3D interconnected CNTs/Cu composites / Sh. Chen [et al.] // Nanotechnol. Rev. – 2020. – Vol. 9, № 1. – P. 146–154. https://doi.org/10.1515/ntrev-2020-0013

15. Алеутдинова, М. И. Характеристики сухого скользящего электроконтакта металлов в условиях катастрофического изнашивания / М. И. Алеутдинова, В. В. Фадин // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. – 2019. – Т. 62, № 2. – С. 103–108. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-2-103-108


Просмотров: 65


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1561-8358 (Print)
ISSN 2524-244X (Online)