автореферат диссертации по металлургии, 05.16.06, диссертация на тему:Разработка и применение дисперсно упрочненных алюмоматричных композиционных материалов в машиностроении

QQ3448881

На правах рукописи

Курганова Юлия Анатольевна

РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ ДИСПЕРСНО УПРОЧНЕННЫХ АЛЮМОМАТРИЧНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ В МАШИНОСТОЕНИИ

Специальность 05 16 06 — Порошковая металлургия и композиционные материалы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических i

1 6 окт 2009

Москва - 2008

003448881

Работа выполнена в Институте металлургии и материаловедения им А А Байкова Российской академии наук, ОАО «УТЕС», ООО «Пластметпроект», Ульяновском государственном техническом университете

Научный консультант

доктор технических наук, профессор Чернышева Татьяна Александровна

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор, член корреспондент РАН

Баринов Сергей Миронович

доктор технических наук, профессор Герасимов Сергей Алексеевич доктор технических наук, профессор Ушаков Борис Константинович

Ведущая организация ОАО «Композит» г Королев, Московская область

Защита состоится 19 ноября 2008 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 002 060 02 при Институте металлургии и материаловедения им А А Байкова Российской Академии наук по адресу 119991, ГСП-1, г Москва, Ленинский проспект, 49, ИМЕТ, большой конференц-зал

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИМЕТ им А А Байкова

РАН

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета профессор, д т н

Актуальность проблемы. В современных условиях развития промышленного производства России остро стоит проблема улучшения качества продукции и повышения потребительского спроса Причиной выхода из строя 70% механизмов и машин является износ подвижных сопряжений и рабочих органов под влиянием сил трения Процессы, протекающие в трибосопряжениях, лимитируют срок эксплуатации изделий Номенклатура традиционно используемых в условиях трения материалов часто оказывается недостаточной для обеспечения комплекса многочисленных и часто противоречивых требований Рынок заставляет производителей решать задачи улучшения прочностных и эксплуатационных характеристик трибосопряжений при минимальных финансовых вложениях, те проводить активный поиск новых износостойких и дешевых материалов и экономичных методов их изготовления

Современными исследованиями в области трения и изнашивания, в частности, в работах А В Чичинадзе, Н А Буше, В В Копытько, Л М Рыбаковой, Б М Асташкевича и др показано, что материалы для трибосистем должны обеспечивать условия динамического равновесия, те с одной стороны, согласно трибологическому подходу, должны быть совместимы и обнаруживать структурную приспосабливаемость, с другой - согласно макрогеометрическому подходу - надежная работа трибосопряжений не возможна без стабильности макрогеометрических характеристик соответствующих деталей.

Перспективным направлением решения проблем, связанных с повышением износостойкости, является применение в трибосопряжениях композиционных материалов (КМ), что требует развития и освоения технологий их получения, а также методов обеспечения оптимального комплекса механических и технологических свойств для разнообразных условий эксплуатации

В настоящее время во всем мире активизируются исследования, направленные на разработку и более широкое практическое применение металломатричных КМ Наиболее дешевыми и надежными являются композиты на основе алюминиевых сплавов, армированных тугоплавкими, высокопрочными, высокомодульными частицам Среди отличительных свойств таких КМ можно выделить широкие функциональные и технологические возможности, повышенную износостойкость, высокие прочность, жесткость и вязкость, малую плотность, что обеспечивает снижение массы изделий с одновременным повышением надежности и увеличением ресурса работы

Однако, несмотря на все преимущества, до настоящего времени отсутствуют рекомендации по разработке технологических процессов производства изделий из дисперсно упрочненных алюмоматричных КМ для заданных конкретных условий эксплуатации при обеспечении оптимального комплекса механических и эксплуатационных свойств. Не определены номенклатура трибосопряжений и условия их работы, при которых проявляются преимущества КМ перед традиционными материалами Не выявлены факторы, способствующие формированию потребительских свойств изделий из КМ

Таким образом, разработка научно-обоснованных технологических и технических решений в области производства литых дисперсно упрочненных изотропных КМ и их промышленного применения представляют собой актуальную задачу

Работа выполнена в рамках Программ фундаментальных исследований Президиума РАН в 2004-2008 гг, гранта РФФИ 05-03-32217 и гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых - кандидатов наук - МК-3265 2006 8

Целью настоящего исследования явилась разработка технологий, обеспечивающих создание КМ триботехнического назначения с заданным уровнем свойств для удовлетворения потребительских запросов, опробование дискретно армированных КМ с алюминиевыми матрицами в реальных трибосопряжениях, оптимизация на базе экспериментальных данных и стендовых испытаний структуры, свойств и методов изготовления КМ триботехнического назначения

Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие основные задачи

1 Анализ структуры, механических и технологических свойств дисперсно-упрочненных КМ на основе алюминиевых сплавов с целью изготовления деталей триботехнического назначения

2 Оценка влияния условий трибологического нагружения (усилий, скорости скольжения, наличия смазки и др.) на трение и износ КМ

3 Разработка высокоэффективных технологических процессов для изготовления композиций заданного кода армирования с требуемыми свойствами, в том числе биметаллических композиций КМ/сталь

4 Исследование возможностей получения наноструктурированных КМ при интенсивной пластической деформации или при комбинировании различных методов изготовления и обработки КМ

5 Опробование КМ «алюминиевые сплавы - дисперсные армирующие частицы» в трибосопряжениях лабораторных установок, при проведении стендовых испытаний и в реальных узлах механизмов и машин

6 Уточнение номенклатуры изделий триботехнического назначения, где целесообразна замена традиционных материалов на КМ

7 Выявление общих закономерностей поведения дисперсно армированных КМ при эксплуатации в узлах подвижных сопряжений Корректировка составов КМ для изделий триботехнического назначения

Научная новизна:

- Осуществлен научный поиск новых материалов, нацеленный на достижение технического результата - повышения работоспособности узлов трения-скольжения

- Впервые обоснована теоретически и экспериментально подтверждена возможность применения литых композиционных материалов системы алюминиевые сплавы - частицы керамики в узлах трения механизмов и машин в паре со сталью в условиях трения скольжения без смазки, с ограниченной смазкой и в паре КМ-КМ при трении скольжения со смазкой

- Выявлены закономерности влияния структурных факторов и условий работы трибосопряжения на процессы трения и износа КМ состава «алюминиевые сплавы - частицы карбида кремния» Показано, что пара КМ-сталь имеет преимущества перед парой бронза-сталь по значениям износа, выдерживаемой нагрузке, стабильности коэффициента трения в рабочем режиме, а также устойчивости значений последнего при возрастании нагрузки Увеличение размера и объемного содержания частиц в матрице снижает износ деталей из КМ, однако увеличивает износ сопряженного контртела и коэффициент трения Показана необходимость оптимизации размера и объемного содержания частиц в КМ по условиям эксплуатации Установлено, что лучшую износостойкость имеют КМ с матрицей из высокопрочных алюминиевых сплавов Проведение термообработки на старение КМ на базе дисперсионно твердеющих алюминиевых матриц увеличивает износостойкость КМ Добавка в КМ системы А1-81С частиц графита, выполняющего роль сухой смазки, обеспечивает повышение износостойкости и расширяет диапазон трибонагружения

- Показаны возможности повышения износостойкости деталей из КМ за счет пластического деформирования и термомеханической обработки, а также за счет использования специальных видов литья (центробежное)

- Расширены представления о процессе изнашивания КМ в паре со сталью и сформулированы условия оптимальной работоспособности узла трения, в состав которого входит КМ

- Показана целесообразность замены алюмоматричными дисперсно наполненными КМ традиционных антифрикционных материалов (бронз, лагуней, алюминиевых антифрикционных сплавов) в ряде ответственных узлов машиностроения

- Оптимизированы технология изготовления и материалы пар трения, в которых предполагается применение КМ

- Намечены узлы из номенклатуры деталей машиностроения и транспорта, в которых целесообразна замена традиционных материалов на КМ.

Практическая значимость:

На основе экспериментально полученной информации и выявленных закономерностей при испытаниях на трение и износ определены оптимальные условия получения КМ с максимальными значениями триботехнических характеристик. Результаты научных исследований реализованы в реальных

изделиях и конструкциях Дисперсно армированные КМ различных составов на основе алюминиевых сплавов (литейные, деформируемые упрочняемые и не упрочняемые термической обработкой, твердые растворы, ковкие и высокопрочные), а также полиармированные и слоистые композиции опробованы при различных условиях трения Полученные результаты исследований позволили разработать рекомендации по использованию КМ системы «алюминиевые сплавы - твердые частицы керамики» как в действующих узлах трения, так и в проектируемых

Рекомендации переданы предприятиям ОАО «Утес», ООО «Нитон», ООО «Радиомир», ООО «Проект Нэт», ООО «Симбирские коммуникации», ООО «Инфоком», ООО «Пластметпроект», ОАО «Научно-исследовательский» институт авиационной технологии и организации производства», что подтверждено соответствующими актами

На базе ООО «Пластметпроект», г Ульяновск, введен в эксплуатацию литейный участок по изготовлению дисперсно упрочненных КМ на основе алюминиевых сплавов Спроектировано и изготовлено оборудование для механического легирования композиционных порошков. Получен патент на полезную модель «Устройство для механического легирования материалов на основе цветных сплавов частицами керамики» (Патент № 67902 от 10 ноября 2007 г)

Разработана технология получения таблетированных армирующих брикетов с повышенной концентрацией армирующего компонента (35-60%) и сухих смазок (графита), что открывает реальную возможность изготовления деталей из КМ на основе алюминиевых сплавов на промышленных предприятиях, располагающих мощностями для литья традиционных алюминиевых сплавов

Спроектирована и изготовлена оснастка, подобрано оборудование для получения таблетированных армирующих брикетов Организован участок по изготовлению армирующих брикетов (Акт пуска участка на базе лаборатории «Штамповка» кафедры «Материаловедение и ОМД» Ульяновского государственного технического университета).

Разработаны технологии изготовления деталей из КМ в условиях промышленного производства В натурных условиях опробованы и успешно применяются детали из КМ составов АК12+5%81С(28)+2,5%С(4оо), В124+8%813К4(З-5), АК9+4%81С(28), А99+10%Т1+5%81С(28), АЛ25+3,5%81С(28), АК9+5% 81С(28)+1,25%С(40о) и АК12+5% базальта в узлах. Компрессор автомобильный КПА-1, двигатель станка токарного высокой точности с числовым программным управлением типа ТПК-125ВН1, клапан управления механизмом регулирования фаз КУМРФ системы газораспределения автомобиля, синхронизатор коробки передач автомобиля, узел рейки рулевого управления автомобиля М^вапСЗМах, дисковые ножницы раскройного комплекса ДИН-600, устройство амортизатора задней подвески В стадии разработки находятся втулка свертная ОСТ 1 10289-78, втулки авиационного компрессора АК-50, рабочие части поршневой пары насоса ножного НВН-1, кольца двигателя внутреннего сгорания. Некоторые изделия продолжают

эксплуатироваться и после испытаний При замене традиционных материалов на КМ достигнуто увеличение срока службы, снижение веса и стоимости

Получены неразъемные биметаллические соединения КМ (АМг1+2,5%81С3> АМг1+5%81С28, Д16+5%51С28) со сталью и с алюминиевыми сплавами диффузионной сваркой и прокаткой Биметаллические заготовки предназначаются для изготовления упорных колец, вкладышей, полувкладышей подшипников и других аналогичных изделий

Экономическими расчетами доказана целесообразность применения КМ в составе пар трения в промышленных масштабах Показано, что по эксплуатационным, технологическим и финансовым показателям КМ рассматриваемых систем превосходят материалы, традиционно используемые в аналогичных узлах, и могут являться их альтернативными заменителями

Создана электронная база данных КМ на основе алюминиевых сплавов с предоставлением комплекса механических и эксплуатационных свойств Программа может расширяться по мере накопления данных, и при достижении определенного объема экспериментальных данных будет пригодна для выстраивания эмпирических зависимостей с целью определения свойств расчетным путем

Работа по замене традиционных материалов на КМ деталей и узлов проблемных механизмов самых разнообразных назначений, анализ их работоспособности позволили выявить основные преимущества КМ перед традиционными материалами

- возможность целенаправленного регулирования комплекса свойств, максимально удовлетворяющих требованиям потребителя,

- возможность изготовления функционально армированных деталей, в том числе более экономичных слоистых композиций с рабочим слоем из КМ,

- обеспечение высокой надежности при эксплуатации,

- снижение веса конструкций,

- значительное уменьшение себестоимости.

Достоверность результатов и выводов диссертации обеспечена использованием современных методов исследования Интерпретация результатов испытаний базируется на современных представлениях о структуре и свойствах гетерофазных материалов, механизмах трения и изнашивания Теоретические положения согласуются с экспериментальными данными, в том числе с результатами исследований других авторов и подтверждены успешной реализацией разработанных методик и технологий в производстве деталей из КМ

Методы исследований, использованные в работе:

- Методы световой микроскопии;

- Методы электронной микроскопии,

- Ренггеноспектральный, рентгенофазовый анализ;

- Методы механических и коррозионных испытаний

Оценку технологических свойств осуществляли согласно стандартным методикам Лабораторные испытания на трение проводили на машинах трения МИ-1М, МТУ-1, УМТ-1 и СМТ1 2070 Экспериментальные исследования проводили в исследовательских (Ульяновский государственный технический университет, ИМЕТ им А А Байкова РАН, Ульяновская сельскохозяйственная академия) и заводских (ОАО «УАЗ», ОАО «УТЕС») лабораториях Стендовые испытания проводили согласно технологическим рекомендациям и техническим условиям на изделие Большую часть изделий подвергали натурным испытаниям, некоторые из них находятся в эксплуатации и в данное время

Вклад соискателя. Личное участие автора выразилось в постановке задач исследований, получении основных научных результатов; проведении работ по выбору оптимального состава трибоузлов, анализу механизмов изнашивания КМ и выбору состава материала в соответствии с условиями трибонагружения, разработке технологий изготовления деталей из КМ, разработке научно обоснованных рекомендаций к использованию КМ в реальных узлах трения, уточнении номенклатуры изделий машиностроения и транспорта, где целесообразна замена традиционных материалов на КМ

Апробация работы. По теме диссертации опубликованы более 60 печатных работ, в том числе 11 статей в рекомендованных ВАК РФ журналах, 12 учебных пособий, 1 полезная модель и 2 заявки на изобретение Общее количество публикаций диссертанта - 72 (включающих работы по материаловедению, термодинамике и методическому обеспечению учебного процесса) Основные результаты работы доложены на _35_ конференциях и совещаниях, в том числе на Всероссийской научно-технической конференции «Технология и оборудование современного машиностроения» (г. Уфа, 1998г), Всероссийской научно-технической конференции «Новые материалы и технологии НМТ - 98» (г Москва, 1998г), Международной конференции «Математическое моделирование физических, экономических, социальных систем и процессов» (г. Ульяновск, 1999т), Международной конференции «Материалы и покрытия в экстремальных условиях исследования, применение, экологически чистые технологии производства и утилизации» (Кацивели, 2000г.), Международной научной конференции «Молодежь - науке будущего» (г Набережные Челны, 2000г), XXII Российской школе по проблемам науки и технологии (Миасс, 2002г.), Заочной молодежной научно-технической конференции «Молодежь Поволжья - науке будущего» (г. Ульяновск, 2003г), Всероссийской научно-технической конференции «Современные проблемы машиностроения и транспорта» (г Ульяновск, 2003г.), XXIV и XXVII международных конференциях «Композиционные материалы в промышленности» (г Ялта, 2004 и 2007гт), Международной заочной научно-технической конференции «Актуальные вопросы промышленности и прикладных наук» (г Ульяновск, 2004г.), 4 Международной научно-технической конференции «Автомобиль и техносфера» (г Казань, 2005г), Международной заочной молодежной научно-технической конференции ЗМНТК-2005 (г Ульяновск, 2006г), Всероссийском Совещании материаловедов

России (г Ульяновск, 2006г), Международной конференции «Deformation and fracture of materials - DFM 2006» (г Москва, 2006г), Научно-практической конференции материаповедческих обществ России «Новые градиентные и слоистые композиты» (г Ершово, 2006г), Научно-технических конференциях УлГТУ 1997, 1999, 2005, 2007, 2008 гг , Второй Всероссийской конференции по наноматериалам, совместно с 4 Международным научным семинаром «Наноструктурные материалы - 2007» (г Новосибирск, 2007г), Международной научно-технической конференции «Прогрессивные технологии и оборудование ОМД» (г Ульяновск, 2007г), Международной конференции «Новые перспективные материалы и технологии их получения» (г Волгоград, 2007г), Международном симпозиуме им А Г Горшкова «Динамические и технологические проблемы механики конструкций и сплошных сред» (г Ярополец, 2007, 2008гг )

Структура и объем работы. Диссертация изложена на _243_ страницах основного текста, состоит из введения и _6_ глав, содержит _68_ рисунков и фотографий, _43_ таблицы Список литературы включает_214_ наименований Приложения составляют 40 страниц

Основное содержание работы

Применение металломатричных КМ, армированных дисперсными частицами керамики, взамен традиционных конструкционных материалов позволяет производителям механизмов и машин перейти на качественно более высокий технический уровень При создании КМ возможно направленное регулирование прочности, жесткости, износостойкости, диапазона трибонагружения, рабочих температур и других механических и эксплуатационных свойств путем подбора состава, изменения соотношения компонентов и методов изготовления Разработка и внедрение композиционных материалов позволяет найти пути решения проблемы износа трущихся деталей узлов и механизмов

I ДИСКРЕТНО АРМИРОВАННЫЕ ИЗОТРОПНЫЕ КОМПОЗИТЫ -ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ИЗДЕЛИЙ ТРИБОТЕХНИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Среди научных принципов повышения прочности металлических конструкционных материалов важное место занимает формирование гетерофазных структур, содержащих высокопрочные дисперсные фазы Развитием данного теоретического направления явилось создание особого класса новых гетерофазных материалов - композиционных материалов (КМ), состоящих, как правило, из пластичных связующих (матриц) и высокопрочных наполнителей (дисперсных фаз) Оптимальным образом выбранные компоненты матрицы и армирующего наполнителя, технологии совмещения и обработки позволяют реализовать высокие характеристики исходных компонентов и образовать материал, отвечающий конкретным условиям работы конструкции

Потребности современного производства и динамика научно-технического прогресса определяют перспективность применения КМ Сведения об использовании дисперсно упрочненных алюмоматричных

композиционных материалов в отечестве»вдх w зарубежных разработках, проведенный анализ научно-технической н патентной литературы показывают, что в настоящее время накоплен некоторый опыт использования КМ систем «•алюминиевые егдаюы - тугоплавкие, жаропрочные, т&ердыв ч«тшш» как трибоге-шнчосаого материма

Выделены преимущества дисперсно упрочненных КМ перед »редшношшми материалами К индо относятся оптимальное сочшкше прочной! и пластичности, высокая износостойкость, удовлетворительная технологичное гь. Материалы сочетают в себе комплекс ценных механических свойств с гребуемьши эксплуатационными, обладют в 2,5 и 3 раза меньшей плотностью., чем стали и бронзы. В результате обеспечивает« формирование гомвдекса свойств, максимально приближенного к требуемому; ровмояшость изгото&дения к»: структурно однородных и-хпропицх детадей, так и функционально армированных и слоистых композиций, надежное!ь при эксплуатации, снижение веса конструкций, значительной уменьшение ссбесюимасти изданий.

На основе лйпгераг/рнога обзора определены области основных применений КМ - трибогдагочаскнс! ш(ры (фрикционного и антифрикционного назначения), детали конструкций, работающих: в экстремальных условиях..

Выполнен об'юр наиболее перспективных типологий, применимых для итготоменш КМ на основе алюминиевых сплвров Оценены их положительные стороны и недостатки, отмечена специфика этих технологий, Основные способы совмещения здюмшиевьк матриц с дисперсной упрочняющей фазой следующие

- твердофазное или жндкотвердофазное коммутирование порошковых смесей, л том числе подготовленных механическим легированием,

- литейные технологии пропитки пористых каркясоэ из порошков или коротких волокон или меканнчеукого замешивания наполни гелей в металлические раевддаы;

- газотермнчдаое напыление композиционных смесей

Изготовление КМ в присутствии жидкой фазы похожею при условии смачивания иаполнптелзП раяшвамн или применение внешнего принудительного давления Сманив»»!» о&еспечятает непрерывный фи-зическнй контакт между фазами, необходимый для достижения прочных адгезионных связей Игак>олее технологичным и дешевым методом является ли с механическим замешиванием наполнителя в матричные расплавы,

В зависимости от предъявляемых требований можно создать жаропрочные, корроэдониостойкие, антифрикционные или фрикционные КМ, Целенаправленное регулирование свойств КМ достигается за счет выбора матричных еллдвор с различным уровнем прочности н пластичности, введения в матрицу наполнителей различной природы, изменения их обьемнога содержат и к размера последующей термической или термомеханической обработки КМ Одним из способов повышения свойств КМ является улучшение распределения армирующего исполнителя и матрице. С этой вдльвд матрицу легируют элементами, способствующими смачиванию частиц наполнителя матричными расплавами, на поверхность частиц наполнителя наносят

тешшитическнв (улучшающие смачиваемость) покрытия, преходят текнолошческую .обработку композиционных суспензий, например удаграчвукам с последюнцей кристалшпзоией под давлением, осушеепдоют пластическое деформирояанке композиционных отток

Трнбологичетде свойства материалов (коэффициент трения, интенсивность нзнашимтш) в значительной степени завися г ог структурного состояния слоев, формирующихся на хошзктиой поверхности в пронес« трепля, Локализованная чблизн поверхности трзния интенсивная пластическая деформация и фрикционный нагрев обусловливают обрязошш« в золе фрикционного кешакта шшного переходного слоя Тонкий сдоП (порядка Ю мхм). прдаымюшшЧ непосредственно к поверхнергн тришч, имеет улыграгшеперспоч строение, Подшил те шикой структура связано со сменой С0ЮПНЫХ механизме!? шдетичшюй деформации) при трзиии • от скольжения и двсйииксваюм к ротационному поершявам относительных рюверотоа фрагментов структуры а механического перемешивания, Фрикмиошшй нагрев способствует появлению в негодных СгЮяк оксидных соашшоний »1 новых фаз. Образуясь я начальный период трения н сохраняя устойчивость, переходные слеп выполняют зашитую роль н определяют трнбалогичеекос рождения материала на этапе ставши. ного траная.

€ позиций синергггкич условия трпбонагруження. приводдиш1* к смене механизмов шпшнв&иш н задиру образце®, аеф'ет рассматривать как точки бифуркации, >иш перехода от одного уровня мершадесносм к другому Количественное содержание армирующего компонента и прочность святи чйспша'матршгд в данном случае играет определяющую' роль в грнбопагчшком повод»"ни КМ При армировании матрицы твердыми чэдтицамн наблюдается изменение характера циклических реакций "окисление-воссталовденке" Возможно разрушение межфааных связей частиЛдарица, дробление н перераспределение читщ, механическое лггнровшше поверхностных слоев, приидяшее к образованию "'третьего тела", » состав которого входит ие только материал матрицы и армирующего компонента, но и продукты юадаюдейсшм последнего с матрицей и контримом, Возникновение в трнбконшисгс КМ/«датртю переломного ело», или "третьего тела", значительно бол$й сложного по структуре и соетпиу, чем & традиционных трябопарах, обусловливает ют« сткретичеешз эффект, кис расширение интервала стабильного трения, (юст критических контактных нггручок н температур, прн которых происходит смена рмшмкда изнашивание от мягкого к интенсивному и «йщгыванию,

Мехяника и трибология 1<омпоз«пов находится 1» стадии развития и становления. Состав тающие ее разделы разработаны с рамой глубиной, и многие вопросы ста далеки до завершения Обсуждены фя^Р'»1) сдерживающие масштабное внедрение Ш, игемотря на очевидные преимущества перед традиционно используемыми материалами Разработка доступных для макового протодеттда топологий изготовления и мелим ич КМ и ях эксплуатация о&зспечат новый уровень понимания механизмов изнашивания КМ и позволят сформулировать основные требования к составу да безшноскогс трепня,

Шдроотаяг потребность з» легких материал о«мшс магнии ах и мехяниташ, обеспечивающих экономное ;шергопс1р<зблени^ ябяяется мощным стимулом ад ргдаотгмя КМ то агаомитагвой основ® Творческий ьоллект» Лаборатории прочности w «шепдаоего металлически и кошюицианкш шагериялоп Институте, металлургии и матрпаловедегош им А А.Банкова РАН бол<ге 20 лет грзюодит рабош но изучению cocra&a, с тонет и {дадаодеистеин металлических магркц с армирующими наполнителями, а также по разработке 1ехнологкГ> тгото1Швня дисперсно нлшлненмых алюмоматричкых КМ (работы М.Х Шорюорова, Т.А ЧериышовоЙ, ЛИ, Кобелюон, ИЕ. Калашникова и лр ) Свойства и особенности технологий производст» и эктлу&едпп КМ обсуждемы в работах В И Семе поза. А À Нуадита, П 3, Горбунмяш, Э.С, Астрющадто и др. Заметам« цнслад » реишитие литеГшой технологии п»отощ>1>цкя КМ иа основе мюшшиевадх сшшов внесла исаюдов&гшская группа под руководством А В Панфилова (Владимирский государственный университет). Тс ,4J юл о ru ям тготоадеииа деталей с ке-мпогнциониымн покрытиями, фшровдавдми микро- и ишет о рюшками керамики, посващеды работы 0 С, Льгуноиз, Б.В, Рудневой Среди зарубежных исследователей особый вклад в сочданнс теории и технологии КМ внесли Mitra R,, Mahagan УД, Surappa МК, Mortwisen А. (способы производства и акагаи процессов взаимодействия при жидкофазиом соимешешл разнородных темподатго), Rohatgi P., Murphy A M (мшросы распределения арыируьшк иотоднителей в матрице и их влипни я нэ смПспед дмшк КМ, ттлнармирадашю), Kim TS. (поведение КМ при иласгичешзй н термообработке), Dos S, (модифицирушее идиш«« добавок на, структуру КМ), Hosking FM, Asen N, Sawàno АР., Hunt M., Mulchings IM. (поведение KM » условиях треяия, оценка износостойкости) и другио ученые,

Из. анализа названных: работ следуют задали настоящего исслодомния,

И. МАТЕРИАЛЫ, ОБОРУДОВАНИЕ, МЕТОДЫ ИССЛ1Щ0ВАНШ

Иесдауомыо материмы представлены в таблиц® 1 В качеств? матриц КМ олробмшм дпгойныо сплавы АК12, АК9, AK12M3MiH (ГОСТ 1583-93); термически упрочняемый сплав Д16 (ГОСТ 7484-74); сплав, предстамяшшй собой твердый р&сгвор повышенной пластичности - AMrl (ГОСТ 21631-76); жаропрочнее авдш АК4, BI24 (ГОСТ 11069*89) Выбор материала матриц обусловлен задачам исследования влияин« состш» и механическое свс-Лст» связующих;натсхиологичдаегь и триболопмескси» поведение КМ

Добавление a матрицу керамических частиц по&ыюает жесткость, жаропрочность и размерную стабильность ЮЛ, улучшает триботехничсские характеристики, Олппмалышм материалом для армирования алюминиевых сплавов яадюетса карфнд кремния зеленый а - SÎC (ГОСТ 26327-84), Его платность лишь незначительно выше плотности мшрииы (3,2 г/см'1 по сравнению с 2,64 • 2,78 r/Wy шомнмиедох еллашв), SiC обладает высокими модулем упругости (Î5ÍM90 ГШ) н прочностью (0,4-1,4 ГШ) Помимо части» SÍC размером < 3, Zí¡, 14, 40 мш опробованы в качестве .армирукшшх компонентов частицы AljOj <40 мкм) и S^H* (3-5 мш), ТШз (40 мкм) а тзкжо

короткие волокна (яжиъгц (диаметр 30 мкм, даиня 150 мкм) и графит->(<53»100 и < 400мш).

■Опробованы наиболее перспективные способы получения дисперсно упрочненных материалов на апюминиевой основе, как однородных, так и слоистых (рис 1),

Таблица 1.

Химический состав исследуемых материалов

N Бадавдй Хи&рнвясий лосга» мгаридм,.ве<?. % Наролнм-тедь,

(ЙИ сала» ~оГТ~М«.......Г Мп.......[.......Si.....~Т Fe"..... мкм, BSC. %

Деформируемые да уаровдемда ГФрдежЗработтей

« АМг-1 Ofl (vi 1,2 «0,0$ <3 J 05 $45 ¡С»

« гЛ.' 1 "ISiScT"

Лигейиые «1швы

| WHSiCj

13" («Ш1

"1 АКИ2 ю-1: f 1 ¿Hi

Т ' САЛ2) UJ 11S J

1

Ги

™?..... №SH№T

jfo

~ТГ~

" МОДШ» 1 SSOm ""

™Й..... JJ'wSlCj

"If АЛШШМЖ (АЛ23) 1,5-3 11-1: Nt 11 i .,;„......

IS", 0.3 -0,6 0,8-1 .3 ("l MHglSa

№ *" 'yislfcn *""

18 АК9 Л у> J"! С ff'l "1 J'l £ Л if <ШЬщ ________

иг -До ! O-Cv "'Siici.....

;и1)жч ■ш енж те a (X)6p JiSorWi

цг

"21 ' * tt - А Я, 1.2- М 0,3 - «ifii 5

„ „ Д16 0,9

1 Я»в1С»^JH-MjTi

Высоко ipwwt щ cn wm

"W" TJ 0,1 -Л

вш 11 0.1-0«? 0,':4 .35 8 -11

37 и,з f^SiiN^M;

* "С. AJC4 .1.9.2,3 1,4-1.8 0,2 T? №«'1% » ¿»Ksfot

V ¡W-J. . (»«Юя

ТехнячеешЙ мюмншй:

JKL А5>9

ъ ■iJOH't'ii

*" размер ч&сйюц мкм.

Способы производства КМ

Рис 1 Способы получения дисперсно упрочненных материалов

Как уже было отмечено, жидкофазное изготовление КМ возможно при условии смачивания наполнителей расплавами или применения внешнего принудительного давления Смачивание обеспечивает непрерывный физический контакт между фазами, необходимый для достижения прочных адгезионных связей

Литейные технологии наиболее перспективны из-за простоты технологического процесса, минимальной величины припусков на механическую обработку, малого времени подготовки производства новых изделий

Разработаны технологические процессы получения КМ методом механического замешивания частиц в расплав с последующим литьем в сухие песчано-глиняные формы, в кокиль и литьем под давлением Армирующий наполнитель может быть замешан в расплав или заранее помещен в литейную форму в виде каркаса

Одним из наиболее распространенных жидкофазных методов является механическое замешивание. Технологически значимыми параметрами являются конструкция установки для замешивания, режимы замешивания и затвердевания (температуры расплава и предварительного нагрева частиц, скорость вращения импеллера и скорость подачи частиц, длительность замешивания и выдержки композиционной смеси перед разливкой, скорость кристаллизации Качество получаемых при этом КМ (распределение армирующего наполнителя, уровень межфазной связи, наличие продуктов взаимодействия и пр) зависит от смачивания наполнителя матричным расплавом, условий замешивания и последующей обработки Качество КМ может быть повышено при использовании метода лигатур При этом на первой стадии изготавливают литой полуфабрикат композиционного материала с содержанием частиц 10-20 об % и более Затем этот концентрат добавляют при плавке в шихту, снижая разбавлением матрицей объемную долю частиц до 3-6 об %

Этот метод позволяет получить КМ с однородным распределением наполнителя и высоким уровнем связи на поверхности раздела частица/матрица

Одним из вариантов жидкофазного изготовления КМ на алюминиевой основе может быть метод компрессионного литья с использованием специально изготовленных прессформ (pressure infiltration of preform) Этот метод применяют преимущественно при получении высокоармированных и градиентных КМ Отрицательными моментами в этом случае являются дороговизна процесса и ограничения по форме отливок

В последние годы часто применяют метод in-situ, или реакционного литья, при котором наполнитель синтезируется между исходными компонентами непосредственно в процессе изготовления КМ Кристаллы интерметаллидов, формирующиеся в экзотермических реакциях in-situ между алюминием и реакционно активными добавками металлов, идентифицируются при микрорентгеноспектральном анализе преимущественно как АЬХ, где X -металл из ряда Ti, Zr, N1, Fe, Со и др Полученные реакционным литьем КМ характеризуются максимальным уровнем связи по поверхностям раздела, термической стабильностью, лучшими распределением и дисперсностью армирующих фаз

В настоящее время в современную металлургию алюминиевых сплавов внедряется прогрессивный метод легирования таблетками или порошковыми брикетами (ПБ) Для КМ разработан метод изготовления композиционных порошковых брикетов Эмпирическим путем выбраны составы композиций, включающих помимо основных компонентов - порошков из алюминиевых сплавов и частиц керамики или графита - пластификатор, условия прессования (усилия, защитная среда, температура, длительность), технология подготовки порошковой смеси Для получения брикетов разработано приспособление к прессу ПГ60 Полученные брикеты опробованы для получения КМ заданного состава

Выбор технологии изготовления металломатричных КМ, упрочненных дискретным наполнителем, зависит как от состава КМ, так и от_условий эксплуатации получаемого изделия Так, для деталей, работающих в условиях динамического нагружения, более рациональным, чем объемное, является градиентное армирование Основными способами получения градиентных материалов являются центробежное литье, наплавка, напыление, прокатка

Исследование структуры КМ осуществляли на световых микроскопах Номарски, Лейка DM ILM, Неофот, МИМ-10, электронном сканирующем микроскопе LEO 430i Фазовый состав определяли рентгеновским методом на дифрактометре (ДРОН-3) Количественную оценку равномерности распределения частиц в матрице КМ проводили путем обработки металлографических изображений структуры КМ на основании гистограмм распределения площадей скоплений и по методу равноячеечного разбиения и оцифровывания изображений

Применение КМ в узлах реальных конструкций требует комплексной оценки механических, технологических и эксплуатационных свойств (рис 2)

л

кяшни'мски«

„Твердость (твердомер, никротвердвмер)

Прочнооъ: растяжение

• изгиб

• сжатие

Тетолм-ические

-Литейные: »жадхожучесть

> горччепомкоеп»

Лефс^иациониыа

> Прокат«

> Щтвмпад«? (осадка)

> Кадед

.Сценка возможности получения биметаллов • Сварка » И»г»ылеяив » Прокатка

~Вмг«жнот> меу<1нич«зсой обработки

агрессивных сред

3ксолуатацматим«

щенка триботехшческих сэдйств

„Способность выдердають вибрации

Рис 2, Оцениваемое свойства КМ

Испытание механических свойств вюиочагш: определение прочности при растяжении (испытания на разрыв по ГОСТ 11701 - 84, ГОСТ 1497), прочности при сжатии ~ (испытания на осадку но ГОСТ 8817-57).

Измерение твердости проводили в соответствии с ГОСТ 13407*67, Твердость по Бринеллю 'Образцов ю КМ была шмерена шаром диаметром 2,5 мм при нагрузке 102,6 кг и длительности нагружения 20 с Измерения мнкрогвердости производили на микротвердомере ПМТО алмазной пирамидкой при нагрузке 30 г и 100 г в течение 10 с

Оценены литейные свойства КМ жидкотекучесть и усадка, характеризующие способность расплава заполнять днтеГшую форму и обеспечивать заданные размеры отливкн баз пор и трещин (ГОСТ 16438-70)

По предельной степени де(]юрмациц (источником деформационного повреждения образцов КМ считали локальное нарушение связи по границам частица - малица) и изменению механических свойств оценена деформируемость КМ при прокатке и копке с различной степенью деформации и чередований предварительных и промежуточных нагревов

Опробован вариант твердофазной сварки плоской прокаткой пакетов сстйль-КМ», «сталь-алюминиевый сплав-КМ» с целью получения слоистой ГОМП031ЩИИ с антифрикционной поверхностью Изучен опыт МГТУ им Н Э, Баумана по изготовлению неразъемных соединений КМ исследуеммх составов сваркой плавлением, преимущества и недостатки методов луговой и лазерной сварки Опробован вариант изготовления плазменного композиционного покрытия, Качество связи оценивали при испытаниях на сдвиг и прямой отрыв и с использованием фрактографодссшх методов

Исследовано поведение КМ при воздействии интенсивной пластической деформации, которую осуществляли методом кручения под давлением, на установке, сочетающей высокое приложенное давление и деформацию

кручением при участии д т,н, Н А. Красишшкоаа в Уфимском t oey/uipereciiHoM а(шациоино-техническ« университете,

№1 проверяли на соотв<псшие тробобаииям, предъявляемым к деталям автомобилестроения, работающим в агрессивных qwAäx. Качее пдошую опенку понерхиости после испытаний проводили в сред® неэтплироигипюго беншна АИ-92 ГОСПС84 и технологической жидкости «Фоле,гол» ТУ 025831-17-330I4Ö52 по режиму положительно номинальному (ГОСТ 3940) с перепадом температур +801' С - -40°С, а такою при взаимодействии с соляным тумаком концентрации 50 ¿5 г/дм3 (ГОСТ 4233), Испытания проведены согласно ТУ 457М2О»О0232<Ш - 97

Учитывая триботечничисков назначение ршрабатьвдемых КМ, проводили испытания на грима Дня испвдинй использовали специализированные машины трения MIMM типа 'АМСЛЕР1, скемз даружшш » едиск - кододка»; СМИ ~ I, счема мзтружеиия - «диск * колодка.'»; MIV'Öl, схема нагру/иения - едрашалощаяся »тулка по ана<у», УМТ-1, оод»о<з нэд-ружеине кольцевых образцов «кольцо по кольцу», Иегалштя проводили в условиях сухого тре»ш, с озадаченной с малкой (капельным методом - 5 капель мере! 5 минут) н при полноценной смазка машинным маслом ТМ-3-18, Были опробованы следующие варианты пар трения: КМ-стапь 45 с твердостью НЕС 2 50, сталь 40Х - НДС > 45, сталь В S2J00 * HRC60, КМ-КМ и КМ-лзтунь ДбЗ (ГОСТ 17711-93).

Контролируемыми покакиилями при испытания* выбраны- момент трения л температура в зоне трения, Температуру поверхности трения измеряли с помощью хромель-копеледой термопары, горячий cnaii которой помещали на расстоянии 2 мм от поверхности трения в композиционном образце или контртеле Температуру регистрировали с помощью потенциометров постоянного тока ПП-63 (ГОСТ 9245-79), Трибоиогпческое поведение образцов оценивали по величине коэффициента трения, рассчитанной на основ? диаграмм моментов трения, и условиям перехода в задир Динамику процесса изнашивания анализировали по продогоктелыiocth приработки, стабильности температур« в трибоконтакте и величине момента: в период установившегося трешя

Износ оценивали по изменению массы (точность i 0,3 * 1(Г'г) или размеров обрпэдо» (точности итмереш« ±0,1 * КГ'м). Интенсивность изнашивания определяли по потери массы Дт испытываемых образцов или контртел после трнбона-руженад, отнесенной к пути трении

По результатам экспериментов анализировали изменение коэффициента трения и интенсивности изнашивания в зависимости от вида объемного содержания и размера частой, от состава матрицы и от условий нагружения; температуры -фрикционного разогрева в адиснмости от нагрузки, скорости скольжения и состава КМ, износ контртел 9 зависимости от состава КМ и т д.

Рельеф поверхности трения и продукт изнашивания исследовали на оптическом и электронном сканирующем микроскопах, сосгар поверхностных слоев - методом рентгеновского анализа, глубинные изменения материала й зоне контакта ♦ по изменению структуры л микротвердости.

Кроме лабораторных испмгадай на траки» и »зное проводили испытания КМ на стендах, а также испытаний в реальных изделиях,

Щ влияние армирования на оруктуру, механические и «:вд0логжчеси1е свойства км

Введение в адюммииевш расплавы дисперсных тугоплавких наполнителей способствует уменьшению дендритного параметра литой структуры. Частицы керамики не являются центрами кристаллизации, но сяггесиядатся растущими деияритами и - алюминия в щщввдрмтные пространства, обогшешные легкоплавкими фазами Модифицирующая роль частая керамики ййувловлвка ограничением объеме» расплава,, в которых проходит лнккиция- Частицы м©т.даюнадрбнь»; карбидов и ингоерметалщдов так»« ошмойнют модофицйру&одев мишпме на. литую структуру КМ, но уже ии? центры криеташлишии. При добааданод в состав КМ наста графита последние распадаются преимущественно • мюкдендрипшх. прдетрвнствфе, а тете могут служить подложкой дли кристаллов первичного кремния в силуминах;. Установлено, что с ростом содержания в КМ частиц керамики и графита измельчение фрагментов структуры усиливаете«.

При увеличениях оптического микроскопа видно» что частим»! керамики сохраняют скальные формы, т.е. ждакофюный процесс не вызывает деградации армирующей фазы (рис; 3). С другой стороим, отсутствие, пустот я пор ив грамшда раздел 'свидетельствует об удовметшритеильной межфазной связи «нгй'ЮЛвитвдь'Матрвца».

ж

7Гл. .

а) б) ») г)

Рве. 3, Характерная микроструктура КМ: а) АК.12+5%|)С(», б) АКП+ВШС^ыь в) АК12+5%АЬ03(«, +2,3%С(й.:да(. г) АК1%'ПЩ.

Распределение частит в матрице зависит от их природы и условий затвердевания композиционных отливок. При увеличении скоростей затвердевания литая структуре матриц оказывается более дисперсной, частицы распределяются в матрице более однородно, Поииармироваше КМ, или введение а матрицу частиц разной природы» осуществляют с целью расширения зштауатдаиоиных к»м»з«иос*ей КМ. Так, в КМ состава ДК12-А1130|-С керамические частицы обеспечивают несущую способность и износостойкость; графитовый наполнитель, являющийся сухой смазкой, вводится в состав КМ

для понижения коэффициента трения, при этом нарушения сплошности материала отсутствуют (рис. Зв).

КМ, получаемые в процессах реакционного литья ш-БИи при добавлении в расплав металлических порошков (Ре, Тт, 7.x, № и др.), характеризуются протеканием интенсивных экзотермических реакций, результатом которых является образование новых армирующих интерметаллидных фаз (чаще всего А13Ме). На рис.4, приведены структуры КМ с металлической матрицей из технического алюминия и упрочняемого термической обработкой сплава Д16 с добавлением в качестве реакционного компонента порошков Тт.

Видно достаточно равномерное распределение в матрице фазы Л13Т], кристаллы которой имеют в основном форму равноосных прямоугольников, иногда со скругленными гранями, реже - игл. Размер кристаллов интерметаллидов вырастает с увеличением температуры расплава и длительности выдержки расплава до разливки. Интерметаллидные армирующие фазы позволяют повысить термическую стабильность КМ благодаря формированию поверхностей раздела интерметаллид/матрица с когерентной или полукогерентной структурой. Экзотермические реакции между расплавом и вводимыми реакционно активными порошками позволяют осуществить полиармирование и ввести в матрицу большое количество керамического наполнителя (рис. 46).

а) б)

Рис. 4. Структуры КМ, получаемых в процессах т-вйи: а1+7,5%а13Т1 (а), д16+7,5%а13'п+15%аС(28) (б).

С целью обеспечения функционального распределения частиц в матрице опробован метод центробежного литья. В результате центрифугирования композиционного расплава получаются градиентные КМ (рис. 5). Такие КМ отличаются наличием пространственно неоднородных структур, благодаря которым приобретают новые свойства. Поверхностные слои с повышенной концентрацией армирующей фазы различной природы и состава организуются за счет направленного перемещения дисперсных частиц в жидкометаллической суспензиии. Твердые дисперсные частицы, имеющие плотность большую, чем матричный алюминиевый сплав, перемещаются к наружной стенке формы (изложницы), менее плотные - к оси вращения, на свободную поверхность (во внутреннюю часть отливки).

б)

а)

Рис. 5. Структуры КМ, полученных центробежным литьем на установке ВлГУ по режиму: частота вращения формы вокруг вертикальной оси п =1250 мин4; температура изложницы 200 - 210°С; температура композиционного расплава -750 - 760°С, время обработки в форме - 2-3 мин. AK12-10%A12Oj(40) (х200) (а); АК12-1 0%А12ОЗ(40)+2,5%С(400мкм) (ХЮО) (б)

Так, при использовании в качестве армирующего компонента в алюминиевых сплавах (р = 2,7 г/см3) частиц, карбида кремния (р = 3,2 г/см3) можно создать градиентные КМ, у которых наружные поверхности будут иметь повышенные жесткость и сопротивление износу, а внутренние сохранять высокие пластичность и вязкость (на уровне матричного сплава), что весьма важно для деталей, работающих в условиях динамического нагружения. При армировании алюминиевых матриц частицами графита (р = 2,23 г/см3), призванными обеспечивать эффект самосмазывания в условиях ограниченной смазки при трении скольжения, можно использовать эффект механического увлечения и выноса легких частиц графита к наружной поверхности образца за | счет дополнительного введения частиц наполнителя с большим удельным весом, например Б1С или А!203, т.е. осуществить градиентное полиармирование.

Рассмотрено влияние наполнителей на изменение литейных свойств алюминиевых сплавов. Так, при проведении стандартных испытаний для композиционных расплавов установлено, что жидкотекучесть, определяемая по длине отлитого столба 010 мм (ГОСТ 16438-70), с увеличением содержания частиц в сплаве снижается. Значения усадки при введении частиц керамики (до 5% от общего объема КМ) изменяются незначительно, т.е. при расчетах можно оперировать значениями в диапазоне, характерном для матричных сплавов (0,91%). При повышении содержания армирующей фазы до 10% наблюдается заметное снижение показателей усадки (до 0,5%).

Жидкотекучесть композиционных расплавов имеет важное значение в процессах соединения КМ методами сварки плавлением. Опытами сотрудников МВТУ им. Н.Э. Баумана Г.Г. Чернышова, Н.В. Коберника показано, что при дуговой сварке неплавящимся электродом всех КМ составов, соответствующих табл. 1, за исключением КМ с добавлением частиц графита, можно получить удовлетворительное формирование сварного шва, отсутствие грубых макродефектов (подрезов, несплавлений, трещин). Установлена возможность

сохранения в сварном шве армирующего наполнителя при выборе оптимальных режимов сварки В процессе сварки промышленных алюминиевых сплавов при кристаллизации шва под действием напряжений усадки существует опасность образования горячих трещин В аналогичных условиях дисперсно армированные КМ обнаруживают стойкость против образования горячих трещин, вероятно, вследствие уменьшения макроликвации в присутствии частиц Частицы также выступают ограничителями развития межзеренного проскальзывания, как необходимого условия зарождения и развития горячих кристаллизационных трещин

Характеристики технологических свойств, отражающие способность материала выдерживать без разрушения различного рода внешние воздействия в процессе обработки, являются необходимыми при определении возможности изготовления изделий из КМ

Поверхность раздела между матрицей и армирующими частицами создает в КМ дополнительную концентрацию напряжений, снижая способность материала к деформированию, однако в зависимости от механических характеристик частиц и матрицы, различий в коэффициентах термического расширения, прочности межфазной связи, это снижение происходит в разной степени Были осуществлены следующие методы пластического деформирования КМ осадка, прокатка, ковка Количественные показатели предельных возможностей деформирования (начала образования макротрещин) КМ различных составов при разных условиях термопластического воздействия представлены в таблице 2

Таблица 2

Допустимая степень деформирования КМ на основе алюминиевых сплавов

Материал Вид деформирования и обработки Деформация, %

AMrl+2,5% SiC3 Прокатка образцов толщиной 2мм при комнатной температуре в вальцах RW 15

AMrl+5%SiC2g 11

AMrl+2,5% S1C3 Прокатка с предварительным подогревом до 300°С 42,5

AMrl+2,5% S1C3 Прокатка в 2 прохода с предварительным и промежуточным подогревом до 300°С 57

Д16+15%51С28 Осадка согласно ГОСТ 8S17-57 (цилиндры, диаметр 10 мм, высота 10 мм) 23,5

B124+10%SiC4O 28

AJI25+2,5%SiC3 20

AJ125+5,6%SiC28 24

AJ125+2,5% SiC3, двойной переплав 28

Видно, что с увеличением температуры предельная степень деформирования возрастает, аналогичный эффект вносит и прокатка в 2 прохода с промежуточным нагревом При осадке можно отметить, что увеличение размера армирующих частиц и повторный переплав положительно сказывается на характеристиках деформируемости

Особый интерес представляет оценка состояния композита после интенсивного пластического деформирования (ИПД), на установке типа Бриджмена при усилиях 5 и 6 ГПа, где применяли бойки со специальным

углублением на нижней наковальне, из 3 и 5 оборотах при температуре 20й С, степень деформации составляет соответственно 55 и 63%, Измерение прочностных показателей проводили при испытаниях на растяжение образцов в форме двойной лоштки, вырезанных эдеираискроэым способом из исходных и иродеформироваинш КМ, т испытательной машине ИММАШ при комнатной температуре со скоростью растяжение 2 х КГУ1. Испытания показали, что предел прочности при растяжении составляет для КМ составов, сосп'ветствуювдих Ка 1, 7, 24 табл. 1 в исходною (фупнокриеталличедам) состоянии - 172-184 ,МГ1а; после ИОД - 341'395 МЩ, Результаты измерения твердости л микротверд,ости образцов КМ и матрицы АМг-1 до я после ЩД представлен на рис. 6,

(Аккмжтвя^м! цЙМ>-

а) б)

Рис.6. Результаты измерения а) твердости и б) микротвердоете до и после ИД

Видно, что интенсивная деформация приводит во всех случаях к упрочнению материалов!, причем в присутствии армирующих фаз достигнутое увеличение твердости оказывается большим для КМ.

Твердость и прочность, достигнутые в результате ИПД возрастают по сравнению с исходным крупнокристаллическим состоянием » 1,5-^2 раза Отмечен незначительный разброс микротвердости в радиальном направлении по исследуемой поверхности, что свидетельствует об увеличении однородности структуры, В результате ИДЯ матери;« приобретает ультрамелкозернистую структуру, обеспечивающую, кроме перечисленных особенностей, снижение интенсивно«:™ щнаишэадия в сухом трении против контртела и» стали 40Х в 1,5 и более раз.

Способность к деформированию КМ существенно зависит от материала матрицы, содержания и размера армирующей фазы, качества межфазных связей, уровня остаточных напряжений и других факторов, Повысить степень допустимой пластической деформации удается при повышении прочности связи по границам раздела частица/матрица путем оптимизации состава материала матрицы и частиц, размера частиц; выбора технологических параметров изготовления (температуры расплава и вводимых частиц, скорости перемешивания, длительности выдержки до разливки, скорости кристаллизации); подготовки поверхности часпщ путем травления, окисления,

нанесений текнол&гических покрытий на частицы (Си, 1№, Тз, Ре); режнмо® термической обработки КМ с целью дисперсионного твердения матрицы или улучшения межфазмых связей; дополнительного комбинированного воздействия (деформационное упрочнение матрицы, снятие межфадных напряжений, перераспр№леиие .армирующих фаз). Исследования1 структуры КМ после внешнего воздействия на материал показывай:» возможность повышения равномерности распределения армирующих компонентов (рис.-?)

то

« 80

8: зо

20 10 0

62

«3

V

О К«5лмчест»а яч»вк «всвояных от частиц

ЩКоличество:

аамягых частицами

пода деформирован!«

а)

Рис. 1 Структура образца КМ АМИ-5%5)Сз» щ исходном состоянии (а) и после плохой прокатки (б), * 200; распредедеяие частиц в матрице по результатам оцифрования изображений (размер ячейки 100 мкм)(я)

Однородность распределения частиц в матрице отражается на механических свойства« КМ, а также на эксплуатационных характеристиках:: обеспечивается стабильный коэффициент трения, уменьшается возможность задира, Чем равномернее распределены частицы керамики, тем выше антифрикционные свойства материала.

Установлено, что рмномерность распределения армирующей фазы в лигах КМ возрастает при увеличении размера и объемной доли частиц; при

лучшей смачиваемости частиц расплавом, при повторных переплавах КМ, при кристаллизации с большой скоростью и под давлением

При рассмотрении возможностей получения многослойного материала с композиционным слоем опробован метод плоской прокатки Получены композиции «сталь - КМ (АМг1+5%81С28), АМг1 - КМ (АМг1+5%81С28), Д16 -КМ (АМг1+5%81С28) Метод прокатки выбран как наиболее доступный, простой и надежный для изготовления слоистого материала Метод обеспечивает прочность сцепления слоев за счет диффузионных процессов в граничной зоне

Диффузионные процессы, происходящие в зоне контакта, анализировали при помощи микрорентгеноспектрального анализа Распределение элементов вблизи границы сталь-КМ (АМг1 + 5%81С28) после прокатки в вальцах ИЛУ с предварительным прогревом пакета до 340-350°С в течение 40 минут со степенью обжатия 40% и стабилизирующего отжига при температуре 250°С - 30 минут и последующего проглаживания в вальцах, показано на графике (рис 8)

Рис 8 Распределение элементов (А1 и Fe) в зоне контакта образца сталь-КМ (AMrl-5%SiC), дистанция между т 1-т 17 3,5мкм

Из рис 8 видно, что ширина переходной зоны, возникающей из-за диффузионного перераспределения химических элементов контактирующих фаз ~3 мкм

Прочность полученного соединения анализировали по результатам испытаний на прямой отрыв и сдвиг Полученное значение прочности сцепления слоев превышает 150 МПа Испытания на сдвиг соединяемых слоев показывают высокую сдвиговую прочность соединения Увеличение степени обжатия приводит к увеличению ширины диффузионной зоны и соответственно, прочности сцепления слоев

Методом плазменного напыления получены композиционные покрытия (AMr3+5%SiC4o) на подложке из конструкционной стали СтЗ и сплава Д16 Напыляемые частицы ускоряются в плазменной струе, при ударе интенсивно деформируются и образуют мелкокристаллический композиционный слой Полученный таким образом слоистый материал перспективен для использования как износостойкий

В результате проведенных экспериментов показана возможность получения биметалла КМ - сталь, КМ - алюминиевый сплав, что открывает

возможности для изготовления слоистых деталей типа полуколец, вкладышей и втулок, расширения номенклатуры использования КМ как конструкционного материала в других слоистых конструкциях

Литейные промышленные алюминиевые сплавы (АК12, АК9, АК7, АК5М, АК12М2МгН и др) отличаются низкой или удовлетворительной механической обрабатываемостью резанием Наличие армирующей фазы в литом алюминиевом сплаве вызывает дополнительные трудности в работе с литыми КМ, выражающиеся в быстром и значительном износе режущего инструмента, а также отклонениях по шероховатости и точности от заданных значений Опробована резка КМ, армированных 10 об % SiC, ленточными пилами с режущей кромкой из алмаза, зерен вольфрама, карбида вольфрама, быстрорежущей стали с покрытием из нитрида титана, а также различными отрезными кругами Результаты исследований показали, что алмазные ленточные пилы имеют при обработке КМ лучшие показатели по производительности и стоимости резки При резке отрезными кругами установлено, что используя более твердые круги, с прочной бакелитовой связкой можно достигнуть более высоких показателей обработки При неизменном связующем увеличение твердости зерен дает более высокую стойкость кругов Испытание раз чинных абразивных материалов показало, что лучшей для обработки является смесь электрокорунда и карбида кремния (50 50)

С целью решения проблемы токарной обработки деталей из КМ определен выбор режущего инструмента, его геометрии, режимов резания и состава смазочно-охлаждающих жидкостей Например, обильный полив составами из смеси олеиновой кислоты-7 %, канифоли-10 %, масла индустриального- 73 %, каустика (р = 1,73 г/см3) - 4,2 %, спирта денатурата-3,4 %, вода - остальное, для чернового и чистового точения и смеси скрепного (30%) и вазелинового (70 %) масел для тонкого точения предотвращает образование нароста на резце и повышает период его стойкости При черновой и чистовой токарной обработке рекомендуется применение только твердосплавного или алмазного инструмента, при обточке наружных и торцевых поверхностей и расточке отверстий при черновой и получистовой обработке рекомендуются инструментальные материалы марок ВК6, ВК2, В КЗ, Т30К4, ВК6-М, ВКЗ-М, ВК8 Для тонкой чистовой обработки рекомендуются алмазные резцы Определены оптимальные углы и радиусы резцов, а также режимы резания

Опыт изготовления деталей из КМ составов, опробованных в работе, на предприятиях ОАО «УТЕС», ОАО «Ковровский экскаваторный завод», ФГУП ВПО «Точмаш», ООО «Завод Автоприбор», ОАО «Заволжский моторный завод», и др показал, что для успешного решения проблемы механической обработки КМ необходим правильный выбор режущего инструмента, его геометрии, режимов резания и СОЖ

Таким образом, детали из КМ могут быть изготовлены литьем, механической обработкой, с использованием деформационных технологий, а так же сварки и напыления

IV. ТРИЕОТЕМШЧШШЕ ХАРлтсткриспгкн ДИСТГСРСНО

НАПОЛШ-ННЫХ КМ

Лабораторные испытания обра зцов ю КМ на трение и износ проводили по разным «ш (Гл. 2) Дли шшшш трения МИ-1М типа * АМСЛБР" и СМТ-1 выбрана схема нагружают ~ «даек - колодка» Диски, выполненные из стали 40Х, латуни Л63 (ГОСТ 17711-93), КМ, вращаются со скоростью 500 об/мин (яиивйиая * 1,И м/с), колодки ич КМ неподвижно закреплены с заданным усилием. Испытания проводили в условиях сухого креиия, с ограниченной смазкой (капельным методом * $ капедь через 5 минут) в при полноценной смазке машинным маслом ТМ-3-18. Машина МТУ-01, осема нагруасения « обращающаяся этулка по диску», опробованы следующие парнанпгы нар тракт: КМ-еташ, 45 с твердостью ШС & 50; ст№ 40Х . НЯС & 45, сталь Е 52100 . НЯСбО. Для оценки фрикционной твдлостсл'кости (ГОСТ2.3,2Ю-80) испытания проводили на установке УМТ-1 по схема осевого иагружения кольцевых образ»»» 0|ир28 х 0„2О х !) 16 мм при постоянных нагрузках от 70 до 180Н и скоростях скольжения, изменяемы?« в пределах ог 0,38 до 1,88 м/с (300 - 1500 об/мин) по 15 мшут испытаний на мокдом этапе Втулки были изготовлены механической обработкой опытных отливок да КМ и ~ для сравнения -- из отливок шпричных сплавов, антифрикционного алюминиевого сплава А020-1 н с>рон5ыБр05Ц5С1 Коитртсша шготщушвали из стали 40Х (ВДСЫЗ).

Основные закономерности,, полученные в результате испытаний об^хадцоп КМ при различных условиях триСюнагружентш, согласуются меязду собой, Одной из важных трибологнческих характерно п»к является длительность приработки до установления стабильного трение, когда момент трения и юмпергпура в зоне трения незначительно изменяются во времени (Рис 9), Стабилизация показателей процесса трения КАК в условиях смадш происходит через 80 (1 10) минут, что примерно на 10 минут больше, чем приработка бронзы в таких же условиях Длительность приработки также значительно зависит от шероховатости контактирующих поверхности, обеспечиваемой возможностями обработки КМ (см Гл. .1) В условиях сухого трения приработка происходит в течение 10 минут и более, Коэффициент греми» в этот период нестабилен и может изменяться в широком диапазоне.

После окончания приработки наступает период стабильного трения, когда физико-химические процессы, локализован».« в поверхностных слоях, находят« в динамическом равновесии Температура в контакте и продолжительность периода стабильного трения зависит от многих факторов: материала матрицы (сплавы системы АН! имеют более высокую фрикционную температуру)» размеров деталей, формы трвбоконгат С увеличением содержания армнруюших; частно температура в зоне трения возражает. То же наблюдается при росте нагрузки (рис. 9 в) Коэффициент трения с увеличением объемного содержания и размера частиц повышается (табл.5)

ао

70

4

¡so л о

50

„

10

.............- 2 .............^...... *--*-т-•---*-я-■

..................

......—....... 1 ........................

О 10 20 30 « 50 60 75 во 90 1« 110 Ш 13® 140 150

мин

а)

О ¡2 0 4 0 в'в

1 0 0 1 20 1 40 1 30 1 80 2:00 220 в р t мл, ми"

б)

- AKJS-№SSCWí

- amh-.w scw

'ЛМИ-SWKBIC,.

0 10 20 3)3 40 ф 00 70 00 SB 1ф0 НО W130 Ш1» 160 170

время, МИН

ад

I

2 Нагрузка, МП»

в)

Рис. 9.. Изменение температуры в зоне трения (машина МИ-1М, скорость 1,31 м/сек. контртело-сталь 40% (HRC245): a) AMrl+S%SíC3»B условиях сухого трения, нагрузка 0,6 МПа(1), 1,5 МПа (2); б) при трении со смазкой: 1 - KM АМг1+5%8|Ся, нагрузка 15 МПа; 2 - KM AK12+5%SiC» нагрузка 10 МПа:;" в) увеличение температуры в зоне контакта при увеличении приложенной нагрузки в условиях сухого трения (машина МИ-1М)

Таблица 3

Коэффициент трения КМ в паре со сталью

Материал Армирующий наполнитель Условия

матрицы 2,5 об % 81С 5 об %81С трения

Д16 0,04 0,06 машина трения МИ-1М, 3 МПа, трение со смазкой, 500 об/мин

АК12М2МгН 0,55 0,75 машина трения УМТ-01, 0,23МПа, сухое трение, 300 об/мин

Все рассматриваемые КМ имеют коэффициенты трения, характерные для антифрикционных материалов (сплавов Бр05Ц5С5, АОМ20-1), но сохраняют их в значительно более широком диапазоне скоростей скольжения и нагрузок

Введение в состав дисперсно наполненных КМ системы «алюминиевые сплавы - керамические частицы» графита снижает коэффициент трения и увеличивает износостойкость материала на 16 - 25% в зависимости от состава материалов трибопары и условий трибонагружения

Рентгеновский анализ состава поверхностных слоев после испытаний трибопар КМ со сталью 40Х в режиме стабильного трения показал, что на поверхности трения всех образцов присутствует материал контртела (Бе), однако в разных концентрациях от 1,64 до 5,11 ат% Различия отражают условия трибоконтакта

Металлографические исследования образцов КМ после трибоиспытаний показали, что уже при малых скоростях относительного перемещения трущихся тел (0,2 м/с) и малых нагрузках (70 Н) на поверхности трения в направлении скольжения формируются борозды пластического деформирования как результат абразивного действия неровностей контртела Сдвиги наиболее заметны на неармированных образцах и менее выражены на образцах КМ, где керамические частицы, выполняя роль несущих элементов, препятствуют сдвиговой деформации матрицы (глубина борозд более 10 мкм с шагом между гребнями 0,2-0,5 мм) С другой стороны, те же твердые керамические частицы могут быть причиной переноса вещества контртела на поверхность КМ При средних режимах нагружения на стадии установившегося изнашивания в полосах пластического деформирования образцов КМ появляются признаки структурной самоорганизации в виде ячеек размером 5-10 мкм, оконтуренных керамическими частицами размером ~ 1 мкм, что может быть результатом декогезии и разрушения частиц с последующим шаржированием их в матрицу

Формирование на поверхности трения такого рода фрактальных структур можно определить как устойчивое промежуточное состояние, обеспечивающее высокую износостойкость образцов КМ Ведущий механизм изнашивания на стадии формирования таких структур - абразивный Абразивное действие могут осуществлять продукты изнашивания - оксиды алюминия, обломки контртела, выкрошившиеся армирующие частицы

С увеличением параметров и длительности трибонагружения ширина полос, где формируются фрактальные структуры, и размеры их фрагментов уменьшаются Одновременно от поверхности вглубь образцов расширяется зона

пластических сдвигов и поворотов Формирование этой зоны связано с действием сил трения и появлением на поверхности трения очагов схватывания Ее ширина в образцах КМ зависит не только от механических свойств матриц при температурах разогрева при трении, но и от дистанции между армирующими частицами чем больше эта дистанция, тем шире зона пластических сдвигов и поворотов На заключительной стадии стабильного трения ширина этой зоны в КМ достигает 100-150 мкм, что позволяет говорить о выходе процесса изнашивания на макромасштабный, или объемный, уровень

Как известно, завершающей стадией разрушения поверхностей трения является микроконтактное схватывание и задир, поэтому работоспособность антифрикционного материала можно оценить по параметрам задира или фрикционной теплостойкости Обобщенные результаты испытаний на задир на установке УМТ-1 приведены в (табл 4)

Таблица 4

Составы образцов КМ для трибоиспытаний и условия перехода в задир трибопары КМ/сталь 40Х в условиях сухого трения на установке УМТ-01

(ГОСТ 23 210-80)

№ Нагр>таа Гер /К (1 - время до задира мин )

п. Состав НВ Р, кг Скорость п, об/мин

п 300 600 1000 1500

1 АМГ1+5%51С28 666 7 1,13/0,42*(5

2 АК12 624 7 0,5/1,62*05 0,92/0,47'(1

3 АК12-5%81С2>(401 712 7 0,34/0,81*(1)

4 АК12-10%А12Оз(40) 712 7 0,63/0,39*(2 0,54/0,«*(2,5

5 18 0,67/0,35*0 „

6 АК12+5%С(6<иоо) 666 7 0,34/1,58*(2

7 АК12+ 5% А1203|4О)+2,5%С,4ОО1 639 7 1,17/0,52*(3 0,67/0,93*05)

8 АК12+ 818 7 0,68/0,44*(3

9 10%81С,18)+5%С(6з ,оо) 14,4 0,64/0,75*(15)

10 АК12+5% базальта 7 1,25/0,85*(7 0,95/0,32*(10)

и АЛ25 988 7 1,02/0,43*(4

12 10,8 0,84/0,58*(6

13 АЛ25+3%81СИ 1070 18 0,66/0,65*05)

14 Д16 849 10,8 1,21/0,51*(2 0,61/0,89

15 Д16+5%51С28 1110 7 0,78/1,41*05)

16 10,8 0,48/1,00 0,63/1,24*05)

17 Д16+7,5%А13Т1+15%31С28 1450 10,8 0,51/0,93*02)

18 АОМ 20-1 170 7 0,70/0,83*(1

Примечания

Гер - средний коэффициент трения в режиме стабильного трения, К - коэффициент нестабильности процесса к = С* £р, где I - время до задира, мин

Задиростойкость КМ существенно превосходит таковую образцов из матричных сплавов и антифрикционного сплава АОМ 20-1 (20% Бп, 1% Си, остальное - А1) Наибольшую стойкость против схвагывания обнаруживают КМ на базе матричных сплавов, имеющих наиболее высокие значения предела прочности и текучести, а также КМ с полиармированием наполнителями разной природы, в том числе КМ, где интерметаллидный наполнитель получен методом реакционного литья (ш-вПи) По результатам испытаний на задир

одновременное введение в матрицу керамических частиц и частиц графита смещает точку перехода "нормальный режим - схватывание" в область более высоких значений осевой нагрузки и скоростей скольжения.

Просмотр на растровом электронном микроскопе поверхности образцов после задира показывает, что армирование заметно отражается на микрорельефе очагов схватывания. В присутствии керамических частиц очаги схватывания более фрагментированы, чем на неармированных образцах, вероятно, вследствие возрастания частоты чередования процессов схватывания и разрыва адгезионных связей. Введение в КМ частиц графита повышает сопротивление схватыванию, в очагах схватывания увеличивается доля площади относительного проскальзывания трущихся тел (рис. 10).

Рис. 10. Поверхность участков схватывания образцов АК12 (а), АК12 + бУойС (б) и АК12 + 5%аС + 5%С (в)

Показатели износа образцов КМ в период стабильного трения минимальны. Так, за 5 часов непрерывного трения (23580 м) при испытании на машине МИ-1М, износ колодок из КМ с разными матрицами и 5% частиц 81С2а близок к нулевому значению. Результат объясняется тем, что на начальной стадии (первые 2 часа) наблюдается некоторое увеличение массы за счет налипания на колодку материала контртела (табл. 5)

Таблица 5.

Изменение массы колодок из КМ (г) за два часа и пять часов трения со смазкой при нагрузке 1 МПа на машине трения МИ-1М

Материал гп„ ГП 2 часа тн - ГН 2 часа ^ 5 часов ГПН - ГП 5 часов

АМг-1+581См 4,3116 4,3128 -0,0012 4,3110 0,0006

Д16+581С28 4,6281 4,6298 -0,0017 4,6276 0,0005

АК12+5йС28 4,3290 4,3308 -0,0018 4,3287 0,0003

Даже малая добавка частиц 8Ю значительно повышает износостойкость КМ по сравнению с матричными сплавами: при трении со смазкой интенсивность изнашивания образцов КМ на базе сплава Д16 на порядок меньше, чем у матрицы; при трении без смазки при удельной нагрузке 0,7 МПа соответствующие интенсивности изнашивания различаются в 2,5 раза и на порядок меньше, чем таковая у бронзы (рис. 11).

Ö|»«a Wie Д1снтжл бронза Д16

а) Gl

Рис I). Интенсивность изнашивания колодок в паре со сталью 40Х При трении т машине МИ-IM а) сухое трение» нагрузи 0,7 МПа, б) трение со «мазкой, нагрузки 4,0 МПа

Низкая мнишсииноеть- изнашивания обнаружена также на. образцах КМ с матрицей АК12, что может быть связано с наличием в сплаве AJCI2 кристаллов первичного и эвтектического кремния» выполняющих роль допкмшител^ньи армирующих, элементов.

Образцы КМ с матрицей AMrl изнашивались бол» интенсивно, однако, после проведения термообработки по оптимальному режиму (закатка в горячую воду от 500-550°С„ повторный нагрев 140"С, 40 мин) достигнуто повышение износостойкости (Габя. б). Испытания проводами на машине трения CMJ4 » паре со сталью 40Х (HRC > 4S) и условиях сухого трения при нагрузке 1,6 МПа. В таблице 6 приведены значения внутренних напряжений, сосредоточенных на поверхности после трибомшшаний, измерения проводили на рентгеновской установке ДРОН-3, с усреднением данных дня площади поверхности в 3 мм4, диапазон измерения я глубину от 0,1 до 100 мкм.

Таблица 6,

Интенсивность изнашивания (lm> I0"4 г\м) и внутренние напряжения (о, МПа)

образцов КМдосле трения

Материал образца До термообработ® После термообработки

о, МПа U, 10'4 г о, МПа.

___б............. Jj1............ ......ГйЩ "

зшйшшаг ...............5,3 .............. 5

Улучшение свойств КМ на основе сплава. АМг1 можно объяснить изменением состава ц структуры межфазмых границ и улучшением качества связи матркца-иаполнигель.

Образцы КМ характеризуются наличием сжимающих (отрицательных.) напряжений. В исходном состоянии величина внутренних напряжений меньше, чем после термообработки- В работах Иванова В.В., Карабекова М.М. и Колена. К.С. установлено, что сжимающие напряжения положительно влияют на усталостную прочность и ижососгойность материала.

КМ на основе ошва Д16 изменяют характеристики после термообработки за счет дисперсионного твердения матрицы. Оптимальным режимом, при котором достигается снижение интенсивности изнашивания

против исходного в 1,6 разд. являете« закалка в воду от А95»500"С, старение при 160-С, 6 Ч.

Необходимым тр«бо»анием к материалам, работающим в трибопаре, как показано в работах Буше Н,А. и др,, является обеспечение их совместимости и минимизация суммарной иитевдздности изнашивания, Наиболее распространенными в мазаниях мшлшостро«ния являются трибопари, в состав которых входит стадо». Ни рис, 12 представлены результаты суммарного износа пар трения с КМ различных составов при различных условиях нагруяшния.

& 0.08

АК'12 AMrt

2,5%SiCj smCtM ' 2,5%SiC's 5«SiCa

6)

Рис 12. Весовой взнос пар трения «стрь-КМ» при испытаниях на машине МИ-1М, путь трении 9432м; а) при сухом трении с нагрузкой 0,8 МШ; б) при трении «кмаэадй при нагрузка 1-5 МП». П- износ стали, О «износ КМ,

& 0.0« 4 0.001 0.004 0.002 0

л *»

МП 2

WWSifc 5WSiC»

AMr)

2,S%SiCj 5W.8JC*

Испытания на трение и износ изотропных КМ системы «алюминиевые сплавы - керамические частицы» показали высокую совместимость материалов в трибопарах КМ/сталь н т преимущества перед парой бронза^сталь не только по значениям износа и максимальной рабочей нагрузки, но и яо стабильности кадффидаента трения в рабочем: режим«, а также устойчивости последнего при юзрастшнни нагрузки. 1

Оптимальным решением для повышения износостойкости пар трения являются потиармироваяие КМ. Так. введение в КМ состава АК1:2+5%АЬОз(4Л|,и АШ2+5%$1€,ад графита в количестве не более 5 об,% способствуй снижению коэффициента трении, повышает' износостойкость и долговечность узла тренда,

При этом улучшается обрабатываемость материала, следовательно, могут быть снижены затраты на оснастку и инструмент при изготовлении деталей узла. Графитовый наполнитель, являясь сухой смажой. обеспечивает создание на поверхности контакта дополнительной защитной пленки, что позволяет использовать пару КМ по КМ в реальнда узлах трения (покато в Гл V на пример« узла КУМРФ),

Таким образом, результаты испытаний КМ на трение и износ показывают, что целенаправленное регулирование трпботекнических свойств КМ может быть достигнуто за счет выбора матричных сплавов с различным уровнем прочности и пластичности, введения в матрицу наполнителей различной природы, объемного содержания и размера; последующей термической или термомеханической обработки КМ, Ограинчешад по количеству армирующей фазы а КМ для! условий трибоконт&юа КМ/сталь определяет интенсивный износ контртела, соответствующий объемному содержанию частиц карбида кремния в 1345%

v. усовершенствование технологии щгот0влвд1я дисперсно

армированных ллюмоштгшых км для условий промышленного производства

В условиях развития рыночных отношений остро стоит проблема роста эффективности промышленного производства и улучшения качества продукции. В главе содержатся предложения по соверш е нстеоа ан ню технологических процессов промышленного производства алюминиевые КМ, предназначенных для изделий современной техники

Значительно повысить технологичность процесса и качество производимых литых КМ позволяет использование метода лигатур По этому методу на первой стадии изготавливают пропитой под давлением лигой полуфабрикат с высоким содержанием армирующих частей (более 10 об, %), Полученный концентрат добавляют в расплав и, механически перемешивая, снижают разбавлением матрицей объемную долю частиц в КМ до 3-6 об. % Этот метод позволяет при равных концентрациях частиц поднять прочность КМ примерно в 1,2 рада

В настоящее время в современную металлургию алюминиевых сплавов внедряют прогрессивный метод легирования тдблетками или порошковыми брикетами (работы Шаповаловой О М, Геращенко И И, и др.). Такой же способ легирования может быть успешно использован в литейных цехах заводов как метод введения армирующих компонентов в концентрированном виде с высокоточным регулированием химического состава КМ.

Композиционные брикеты получали методом порошковой металлургии; изготовлением порошковой смеси и прессованием Смеси оптимальных составов из частиц матричных сплавов, армирующих компонентов, добавок и присадок (пластификаторов, облегчающих процесс прессования) подвергали интенсивному перемешиванию, приводящему к механическому легированию.

Разработано устройство для механического легирования материалов на основе цветных сплавов частицами керамики (Патент № 67902 на полезную

модель по заявке №2007110327 Приоритет полезной модели от 20 03 2007) Устройство обеспечивает высокую гомогенность шихты с однородным распределением частиц керамики

Формирование брикета осуществляли при одностороннем прессовании шихты в специально разработанном приспособлении на гидравлическом прессе с требуемым давлением Составы смесей и условия их прессования выбраны на основе экспериментов по определению способности полученных брикетов к взаимодействию с матричным расплавом с образованием КМ заданного состава Качество полученного материала обеспечивается за счет роста площади контакта порошковых частиц с расплавом и активизации диффузионных процессов, ускоряющих растворение и усвоение композиционной смеси Отличительной особенностью процесса является универсальность введения необходимых армирующих компонентов, например, решается технологическая задача введения графита Привлекательность процесса - в доступности и простоте Разработанные технологии получения дисперсноупрочненных КМ на основе алюминиевых сплавов заданного состава в условиях промышленного производства переданы на ООО «Пластметпроект», г Ульяновск, где был спроектирован и запущен участок литья алюмоматричных КМ

Как уже было отмечено ранее, экономичным решением, отвечающим современным тенденциям в создании конструкций, является изготовление градиентных КМ, получаемых методами центробежного литья, нанесения композиционных покрытий и прокаткой слоистых пакетов

Метод центробежного литья для получения ГКМ на базе алюминиевых сплавов, армированных керамическими частицами опробован в лабораторных условиях Поверхностные слои таких отливок с повышенной концентрацией армирующих фаз различной природы и состава обнаруживают при испытании на трение и износ высокие триботехнические свойства Благодаря наличию неармированной части градиентные отливки обладают повышенной стойкостью против хрупкого разрушения Однако развитие работ по производству ГКМ, полученных центробежным литьем, сдерживается из-за отсутствия заказов на реальные изделия такого рода и технических требований к ним В настоящее время на базе ООО «Пластметпроект» подготовлен рабочий проект запуска участка градиентного литья

ГКМ может быть изготовлен и твердофазным способом в виде биметаллического или многослойного листа с рабочим композиционным слоем Потребность в биметаллической ленте с поверхностным антифрикционным слоем из КМ может оказаться достаточно большой Из биметалличекой ленты «сталь-бронза» и «сталь-алюминий» изготавливают неразъемные, разъемные, открытые подшипники и упорные кольца, вкладыши, полувкладыши и многие другие изделия Такие биметаллические подшипники скольжения нашли широкое применение в текстильном, легком, продовольственном машиностроении, авиационной, судостроительной, автомобильной и других отраслях народного хозяйства Согласно работам Морковкина А В , Петухова Ю В , Столярова И И , Ромашкина В А и др в ближайшие годы ожидается рост объемов потребления биметаллического проката Проблемными моментами являются недостаточная износостойкость и высокая стоимость

антифрикционного слоя Внедрение сталеалюминиевой композиционной ленты позволит сократить экологически вредное производство стапебаббитовых вкладышей, повысить усталостную прочность и износостойкость изделий

Биметаллическая полоса СтЗ-АМг1+5%81С длиной 200 мм получена прокаткой на ОАО «УТЕС», г Ульяновск Работа продолжается с целью получения различных биметаллических изделий с рабочим композиционным слоем Предполагается изготавливать из биметалла подшипник 3182114 пиноли задней бабки металлобрабатывающего станка модели ЕМ-45, 1722, втулку свертную (ОСТ 1 10289-78), вкладыши коренного подшипника кривошипно-шатунного механизма двигателя (полуцилиндры) и др

На базе Саратовского технического университета и производственной группы «Плазма-Поволжье» проведены эксперименты по получению композиционного покрытия АМгЗ+5% 31С28 на стали и на сплаве Д16 методом плазменного напыления Планируются работы по напылению алюмокерамических покрытий на базе ЗАО «Завод Акор ЕЭЭК», г Ульяновск, для изготовления труб и соединительных деталей с защитным противокоррозионным композиционным покрытием Трубы предназначены для строительства тепловых сетей в соответствии с РД 153-34 0-20 518-2003

VI ЗАМЕНА ТРАДИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПАР ТРЕНИЯНА КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ ~

Глава содержит примеры практического применения КМ в узлах трения скольжения и результаты замены традиционных триботехнических материалов на КМ Представлены описания узлов и условий работы изделий автопрома, технологии получения и изготовления деталей из выбранных КМ, ^методики проверок, результаты стендовых испытаний, оценки работоспособности новых антифрикционных материалов Для некоторых узлов проведена" оценка экономической эффективности производимой замены

Поршневая пара гильза - поршень в изделии «Компрессор автомобильный КПА-1» работает в условиях сухого трения Компрессор разработан как модернизированный вариант насоса для создания избыточного давления в шинах машин Работает от бортовой сети автомобиля Сохранение создаваемого давления обеспечивается наличием запорного клапана Нагнетание давления в рабочую зону осуществляется рабочей парой компрессора гильза - поршень Пара работает в условиях сухого трения, допускается повышение температуры до 100° С Гильзу изготавливают из стали 40Х, поршень сборный с рабочей деталью - втулкой (компрессионным кольцом) из графитофторопластового материала 7в - 2А 200X140x130, ТУ-48-20-150-89 Предложена замена графитопластовой втулки на втулку из алюминиевого литейного КМ состава АК12+5% 51С28+2,5%С4оо с целью увеличения срока службы и надежности изделия (рис 13)

Пара КМ-сталь сохраняет работоспособность во всем объеме заданного ресурса (10000 рабочих циклов, или 1 080 000 м) и остается годной к дальнейшей эксплуатации, при этом ресурс работы изделия может быть увеличен на 40%, что отражено в Акте испытаний

36

Шрейода,

ЧЙСЙО йшюй

Рис. 13. Рабочая пара трения КПА-1 и график, демонстрирующий работоспособность узла е втулками ш грвфняимаста и КМ

КЯЮИ-ЛЮШВД_____.мтшшш..........р^гулютишия_Ш_мвш

гашотшш« мвпмвЛт, (рис. и.)

обеспечивлет переключение масляных магистралей системы фаз газораспределения двигателя. Диапазон шгоарадур окружающей «рады от*Ш°С до 1501 С, рабочая жидкость ~ моторное тает Безотказная работа клапана в условиях и режимах работы двигателя должна обеспечиваться и течение всего срока службы автомобиля (клапан не должен подвергаться техническому ремонту в течение 1 200 ООО рабочих циклов). Контроль износа осуществляют по внешней утечке масла в полость головки дипиидров двигателя. Утечка масла при температуре ЮЙ9С и давлении 2 Бар не должна превышать по истечению срока службы 4,2 мт/мии (0,00007 л/с). Материал клапана и поршня «алана доджей быть сщиншовым и обладать стойкостью к бензину, маслам и антифризу.

Изготовление рабочей пары из КМ (АКШ-5%81С+2,5%С) для замены аналогичной пары, традиционно выполняемой из бронзы БрАЖН 10-4-4, обеспечивает снижение веса, узла в 1.3 раза, снижение затрат на материал я 10 раз при сохранении требуемых по техническим условиям параметров по надежности издания, выраженной » достаточной герметичности, юнтромрушой по величине утечки масла через фланцы клапана (имеется Акт испытаний).

Рис. 14, Рабочая пара тройня КУМРФ н график, отражающий работоспособность, у ал» и? бронзы и КМ в диапазоне работы до I 200 ООО циклов (268000 м)

обычно выполняется из гштефрищиюнной латуни ЛС-59-1. Трение осуществляется # трансмиссионном ш«д® ТСП-15К (ГОСТ23652-73). Максимальная скорость вращения 1600 об/мин, радиальная нагрузка (нагрузка прижима) 1 ООН, нормальная уделывая нагрузка 5 МПа, Врдаш^емая тют латуни на КМ АК9+34%$Юя или АЛ35+?,5%81Си позволит снизить адю детали в 3 раза (в коробке вдредот имеется от шести до цвададцзти колеи) и значительно удешевить изделие при условии оптимизации технологического процесса (точное лятмО.

Рис, 15. Кольцо блокирующее синхронизатора коробки передач ю КМ

Iroro, ИШШЗДИ ВЩЙЙЙЙШ? :мштв,, .Зам«!» бронзовой агулки (ВрОф на туту т KM АК9 + 5% IS¡€ +-1,25% С позволяет обеспечить бедаер^бвйцую jua'Swy и увеличить срок службы недели«»J род (рис. 1S)

а) б) в)

Рис 16. Дисковые» иожтеды раскройного »дапл виса ДНИ (а); агулка, яютоянимаа из КМ (б); агулка, установленная а рабочий узел (в)

„шшиит», jhwubl „гаш. ттт>т ¿мтл.явшят, л

ШШИН ШГ|ШР1Ш ШШН, Ша.ТШтЩЩ^ Ияготоюияие втулки иа литого КМ состава $124»8об.% ¡SijN* взамен ВрОЦ позволяет «шшъ вес а 3 рва* и увеличить ресурс работы на 35% по сравнению с 'базовым вариантом.

Nm»ffiQM«S> изготовлена

m КМ на основе алюминиевого «плава AW+lÖ%Ti. армированного 5% части» SíC размером 28 мш, Установлено, что непользование втулки из КМ л рассматриваемых условиях позволяет выполнить все требования, предъявляемые к узлу, обеспечив его работоспособности», увеличит* жизненный чипа детали на- 40% за счет сочетания свойств, реализуемых в материале: высокой ударной вязкости, жесткости и адэдоетойкоети (имеется Акт испытаний).

Дадж лта^^ шаиюйад ваз»

2109. Замена мтчрвала поршня (СЧ35) на литой KM AK1Í +■ 3% SÍC»+3,5%CW» позволяла обеспечить асе требуемые характеристики амсртетатора, повысить ресурс работа: ма 35%, а также облегчить конструкцию.

На равней стадии технологической проработки находятся следующие изделия:

» втулки авиационного компрессора АК»50 (рис, 17);

- юльца двигателя паутревмего сгорания (рис. 18);

- поршень насоса ножного <*• HÖH - I;

- шайба, упорного подшипника коленчатого вала «■ передою» с юмп0жшвдииым поверхностным слоем: толщиной 0,25 мм на стальной основе.

-имтг"

Рис, 17. Рабочий узел авиационного компрессора АК-50

Рис 18 Поршневая пара двигателя внутреннего сгорания, кольца из стали и КМ

В таблице 7 представлены сводные данные по результатам замены традиционный материалов на дисперсно исполненные ашомомадричные КМ,

ГИредстдалеиные данные о реальны* условиях эксплуатации трибрузлов (при полноценной, ограниченной смазке и без нее; ори трении по стали, латуни и КМ; с различимым по знамению усилиями и скоростями) подтверждают возможность и перспективность применении КМ как альтернативы бронзам, лагунам, а » некоторых случаях пдаимериым материалам,, чугуирим и стадам. Изготовление деталей реальных изделий из КМ, их стендовые и натурные испытании свидетаяьствуют о целесообразности применения последних в изделиях взамен традиционно используеммх материалов, В результате замены материала» достигается повышение допустимых параметров трнботгружений, увеличение срока- службы изделий, снижение веса, снижение тр«г на материалы

Разработанные рекомендации по изготовлению изделий из КМ переданы заинтересованным предприятиям. Результаты исследований используются в учебном процессе в Ульяновском государственном техническом университет® при обучении студентов старших курсов» магистров и аспирантов.

Таблица 7

Результаты, достигнутые при замене традиционных материалов на КМ

№ пп Наименование узла Условия трения Заменяемый материал Состав КМ Результаты замены

1 Компрессор автомобильный КПА-1 Сухое Графитопласт 7в-2А 200\140х130 АК12+5%51С28 +2,5%С4ОО Увеличение срока службы на 40% Снижение себестоимости в 2,3 раза

2 Втулка двигателя станка ТПК-125ВН1 Сухое БрОЦ В124+ 8%513Ы4З5 Увеличение срока службы на 35%, снижение веса втулки в 3 раза Снижение себестоимости в 3,6 раза

3 Клапан управления механизмом распределения фаз КУМРФ Полноценная смазка БрАЖН 10-4-4 АК12+5%51С28 +2,5%С4оо Снижение веса в 3 раза, более стабильная работа Снижение себестоимости в2 раза

4 Кольцо синхронизатора Полноценная смазка ЛС-59-1 АК9+3%81С28 Снижение веса в 3 раза Снижение себестоимости в 2,2 раза

5 Втулка дисковых ножниц раскройного комплекса Сухое БрОЦ АК9+5% 51С28+ 1,25%С40О Отсутствие не желательной деформации, увеличение износостойкости на 50%, снижение стоимости в 10 — 15 раз

6 Поршень амортизатора подвески Полноценная смазка СЧ35 АК12+5%51С28 +2,5%С40о Увеличение ресурса работы на 40 %, снижение веса

7 Втулка рулевого управления Сухое Техническое железо А99+10%Т1+ 5% 31С28 Увеличение ресурса оаботы на 40%

Основные результаты и выводы

В результате проведения комплексных исследований предложена научно обоснованная методология решения научно-технической проблемы -повышения надежности и долговечности трибосистем за счет использования в парах трения дисперсно упрочненных композиционных материалов (КМ) на основе алюминиевых сплавов Проведенные лабораторные испытания КМ позволили выработать научные и технические решения, заключающиеся в установлении составов композиционных материалов, и оптимальных режимов их изготовления, обеспечивающих требуемый комплекс свойств в условиях эксплуатации. Эти решения позволяют повысить надежность и снизить материалоемкость деталей, в том числе работающих в подвижных сопряжениях механизмов и машин, сократить затраты благодаря замене на КМ традиционно используемых триботехнических материалов (бронз, латуней)

Реализация поставленной в диссертационной работе цели по разработке технологий, обеспечивающих создание КМ триботехнического назначения с заданным уровнем свойств для удовлетворения потребительских запросов, опробованию дискретно армированных КМ с алюминиевыми матрицами в реальных трибосопряжениях, оптимизации на базе экспериментальных данных и стендовых испытаний структуры, свойств и методов изготовления КМ триботехнического назначения - позволяет создавать материалы, максимально удовлетворяющие эксплуатационным требованиям

1 На основе анализа литературных данных о применении дисперсно упрочненных КМ в изделиях машиностроения определены востребованность новых материалов и факторы, сдерживающие их массовое потребление, систематизированы основные области применения, оценена экономическая целесообразность замены традиционных материалов триботехнического назначения на КМ

2 Исследованы структура и определены механические свойства дисперсно упрочненных частицами керамики КМ на основе алюминиевых сплавов, полученных по литейным технологиям методом механического замешивания частиц в расплав, методом лигатур, методом реакционного литья, при котором наполнитель синтезируется между исходными компонентами непосредственно в процессе изготовления КМ (т-вИи), методом насыпных композиционных брикетов Установлено, что введение в алюминиевые расплавы дисперсных тугоплавких наполнителей способствует уменьшению дендритного параметра отливок Модифицирующая роль частиц керамики обусловлена ограничением объемов расплава, в которых проходит ликвация Частицы металлоподобных карбидов и интерметаллидов оказывают модифицирующее влияние на литую структуру КМ как центры кристаллизации КМ, получаемые в процессах реакционного литья ш-бИч при добавлении в алюминиевый расплав металлических реакционно активных порошков (Бе, т1, 2т\, N1 и др) характеризуются протеканием интенсивных экзотермических реакций, результатом которых является образование новых армирующих интерметаллидных фаз (чаще всего А13Ме) Саморазогрев матричного расплава

в ходе этих реакций позволяет ввести в КМ высокое объемное содержание керамических частиц (более 15 об %)

3 Уровень механических свойств КМ зависит от механических свойств исходных компонентов - наполнителей и матричных сплавов, объемного соотношения компонентов, фракционного состава и распределения наполнителя в матрице, прочности связи между матрицей и наполнителем В общем случае модуль упругости и твердость КМ выше, а прочность при растяжении и пластичность КМ ниже, чем у матричных сплавов Увеличение однородности распределения частиц в матрице отражается на механических свойствах КМ и на эксплуатационных характеристиках обеспечивается стабильный уровень твердости, прочности, износостойкости, уменьшается возможность задира Установлено, что равномерность распределения армирующей фазы в литых КМ возрастает при лучшей смачиваемости частиц расплавом, при увеличении размера и объемной доли частиц, при повторных переплавах КМ, при кристаллизации с большой скоростью и под давлением

4 При проведении стандартных испытаний для оценки литейных свойств КМ установлено, что с увеличением содержания частиц жидкотекучесть композиционных расплавов в сплаве снижается Температура, при которой достигается оптимальная заполняемость формы, возрастает с увеличением содержания частиц Значения усадки при введении частиц керамики (до 5% от общего объема КМ) изменяются незначительно, и при расчетах можно оперировать значениями в диапазоне, характерном для матричных сплавов (0,91%) При повышении содержания армирующей фазы до 10% наблюдается заметное снижение показателей усадки (до 0,5%) Дисперсно армированные алюмоматричные КМ не обнаруживают склонности к горячеломкости

5 Анализ состояния КМ, проверенных на соответствие эксплуатационным требованиям, предъявляемым к деталям, работающим в агрессивных средах, согласно ТУ 4571-120-00232934-97 позволил рекомендовать материал для использования в деталях труб и соединительных деталей тепловых сетей, магистральных газо-, нефте- и водопроводов, включая горячее водоснабжение

6 Разработаны технологии изготовления КМ в условиях литейного производства, обеспечивающие заданный уровень механических и эксплуатационных свойств метод лигатур и механического замешивания Метод введения армирующих элементов в концентрированном виде (порошковыми брикетами) обеспечивает высокоточное регулирование химического состава КМ Осуществлен вариант полиармирования, позволяющий насыщать материал твердыми смазками заданного содержания (графит 63-100 и 400 мкм)

7. Выявлены особенности механической обработки КМ Определен выбор режущего инструмента, его геометрии, режимов резания и состава смазочно-охлаждающих жидкостей для достижения требуемых характеристик обрабатываемых поверхностей

8 По результатам лабораторных испытаний композиционных материалов системы «алюминиевые сплавы - частицы керамики» на трение и износ, сформулированы общие закономерности поведения КМ при трибонагружении Армирование матриц высокопрочными, высокомодульными частицами

керамики способствует увеличению несущей способности, расширению интервала трибонагружения по допустимым скоростям скольжения, температурам в трибоконтакте, увеличению стойкости против схватывания Все рассматриваемые КМ имеют коэффициенты трения, характерные для антифрикционных материалов (сплавов Бр05Ц5С5, АОМ20-1), но сохраняют их в значительно более широком диапазоне скоростей скольжения и нагрузок

Формирование на поверхности трения фрактальных структур определяет устойчивое промежуточное состояние, обеспечивающее высокую износостойкость образцов КМ Ведущий механизм изнашивания на стадии формирования таких структур - абразивный Абразивное действие могут осуществлять продукты изнашивания - оксиды алюминия, обломки контртела, выкрошившиеся армирующие частицы

Задиростойкость КМ существенно превосходит таковую образцов из матричных сплавов и антифрикционного сплава АОМ 20-1 (20% Бп, 1% Си, остальное - А1) Наибольшую стойкость против схватывания обнаруживают КМ на базе матричных сплавов, имеющих наиболее высокие значения предела прочности и текучести, а также КМ с полиармированием наполнителями разной природы, в том числе КМ, где интерметаллидный наполнитель получен методом реакционного литья (т-яйи)

После проведения термообработки по оптимальному режиму достигнуто повышение износостойкости КМ на основе сплава АМг1 за счет изменения состава и структуры межфазных границ и улучшения качества связи матрица-наполнитель КМ на основе сплава Д16 изменяют характеристики после термообработки за счет дисперсионного твердения матрицы

КМ с более прочной матрицей имеют лучшие трибологические характеристики В полиармированных образцах КМ системы А1-81С-С керамические частицы обеспечивают несущую способность и износостойкость, графитовый наполнитель, являющийся сухой смазкой, повышает антифрикционные свойства КМ Введение в состав дисперсно наполненных КМ графита 5 об % снижает коэффициент трения и увеличивает износостойкость материала на 16 - 25% в зависимости от состава материалов трибопары и условий трибонагружения

9 Натурные испытания на трение и износ изотропных КМ системы «алюминиевые сплавы — частицы керамики» показали высокую совместимость материалов в трибопарах КМ/сталь и их преимущества перед парой бронза-сталь не только по значениям износа и максимальной рабочей нагрузке, но и по стабильности коэффициента трения в рабочем режиме, а также по устойчивости последнего при возрастании нагрузки Показано, что увеличение размера и объемного содержания частиц в матрице снижает износ деталей из КМ, однако при этом увеличивается износ сопряженного контртела и коэффициент трения Показана необходимость оптимизации объемного содержания частиц в КМ по условиям эксплуатации Впервые экспериментально подтверждена возможность применения литых КМ системы алюминиевые сплавы - частицы керамики в узлах трения механизмов и машин в паре со сталью в условиях с ограниченной смазкой и в паре КМ-КМ при трении со смазкой.

10 Определен комплекс внешних воздействий, позволяющих управлять изменением механических и эксплуатационных свойств КМ К ним относятся термическая обработка, пластическая деформация и ИПД Повысить деформационную способность КМ удается путем оптимизации состава (материал матрицы и частиц, размер частиц), выбора технологических параметров изготовления КМ, нанесения технологических покрытий на частицы, режимов термической обработки (для дисперсионного твердения матрицы, улучшения межфазных связей, снятия межфазных напряжений) Показаны возможности повышения износостойкости КМ за счет интенсивного пластического деформирования (ИПД) методом кручения под давлением Метод обеспечивает интенсивное измельчение структуры до субмикронного уровня, что приводит к резкому увеличению прочностных показателей и положительно сказывается на трибохарактеристиках (увеличиваются контактные нагрузки, расширяется диапазон допустимых скоростей скольжения за счет перераспределения струюурных составляющих и роста прочности)

11 Решением, отвечающим современным тенденциям в создании материалоемких конструкций, является изготовление градиентных КМ методами центробежного литья, нанесения композиционных покрытий и прокаткой слоистых пакетов Методом центробежного литья изготовлены КМ составов алюминиевые сплавы-частицы 81С, А120з, В4С, а также полиармированные КМ с частицами 81С+С, А1203+С Разработаны технологии получения биметаллов «КМ - сталь» и «КМ - алюминиевые сплавы» методом плоской прокатки Результаты экспериментальных исследований по получению биметаллов с рабочим слоем из КМ могут быть использованы при разработке промышленных технологий биметаллических подшипниковых вкладышей Получены износостойкие покрытия из КМ на основе алюминиевых сплавов, упрочненных частицами карбида кремния, методом электроплазменного напыления

12 Результаты научного исследования реализованы в реальных изделиях и конструкциях Разработаны технологии изготовления деталей из КМ для трибоузлов КМ различных составов на основе практически всех групп алюминиевых сплавов (литейные, деформируемые упрочняемые и не упрочняемые термической обработкой, твердые растворы, ковкие и высокопрочные), а также полиармированные и слоистые композиции опробованы при различных условиях трения Разработаны рекомендации по использованию КМ системы «алюминиевые сплавы - твердые частицы керамики» как в действующих узлах трения, так и в проектируемых Показаны преимущества пары трения КМ системы «алюминиевые сплавы - частицы керамики / сталь» перед парой «бронза / сталь» не только по весовым характеристикам, значениям износа и выдерживаемой нагрузки, но и по стабильности и надежности работы в рабочем режиме. Определены предельные трибопоказатели стабильной работы узлов при разных условиях эксплуатации Намечены узлы из номенклатуры деталей машиностроения и транспорта, в которых целесообразна замена традиционных материалов рабочих деталей на КМ Результат исследований и проектные процедуры используются в практике проектирования ООО «Пластметпроекг»

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1 Курганова Ю А , Люлькина Т В Особенности эксплуатации КМ в условиях трения / Тезисы докладов XXXI научно-технической конференции, г Ульяновск январь-февраль 1997, с 54-55

2 Чернышева Т А, Курганова Ю А, Люлькина Т В Применение композиционного материала системы А1-81С в узлах трения / Тезисы докладов 4-го собрания металловедов России, г Пенза, Приволжский Дом знаний, 1998, с 13-14

3. Курганова ЮА Новые материалы для узлов трения / Тезисы докладов Всероссийской молодежной научно-технической конференции «Технология и оборудование современного машиностроения», г Уфа. 24-25 ноября 1998, с 75

4 Чернышова Т А, Курганова Ю А, Люлькина Т В Структурные изменения композитов при трении / Всероссийская научно-техническая конференция «Новые материалы и технологии-98», г Москва 17-18 ноября 1998, с 99100.

5 Люлькина Т В , Чернышова Т А, Курганова Ю А, Ярускин Э А Разработка составов и режимов термообработки композиционных материалов в узлах трения / Тезисы докладов XXXIII научно-технической конференции, г Ульяновск 19-31 января 1999, с 32-33

6 Чернышова Т А, Курганова Ю А, Люлькина Т В Математическое моделирование процессов износа при трении / Труды Второй международной конференции «Математическое моделирование физических, экономических, социальных систем и процессов», г Ульяновск 10-13 сентября 1999, с 82

7 Курганова Ю А , Чернышова Т А, Кобелева Л И, Люлькина Т В, Берлет Ю Н Влияние параметров структуры, условий нагружения и предварительной термообработки на триботехнические характеристики КМ //Металлы, 2000, №6, с 108-111

8 Чернышова Т А, Курганова Ю А Антифрикционные свойства алюмоматричных композиционных материалов, армированных частицами карбида кремния / Труды Международной конференции «Материалы и покрытия в экспериментальных условиях исследования, применения, экологические технологии производства и утилизации изделий», пос Кацивели 17-22 сентября 2000, с 324

9 Курганова Ю А, Чернышова Т А Исследование свойств металлокомпозитов на металлической основе // Вестник УлГТУ, 2000, №4 (12), с 35-39

10 Чернышова ТА, Курганова ЮА, Жураков А В Рентгенографические исследования поверхности трения композитов как фактор, контролирующий свойства антифрикционного материала / Сб. научных трудов «Новые технологии в машиностроении, металлургии, материаловедении и высшем образовании», Н Новгород, 2001, с 212-214

11 Чернышова Т А, Курганова Ю А., Берлет Ю Н., Парфенов А Н Композиционные материалы системы А1-81С в условиях сухого трения / Сб научных трудов «Новые технологии в машиностроении, металлургии,

материаловедении и высшем образовании», Н Новгород, 2001, с 214-217

12 Курганова Ю А , Чернышова Т А Возможности управления свойствами КМ /Сб научных трудов, Магнитогорск, 2002, с 103-105

13 Курганова Ю А , Чернышова Т А , Аграев А А Литейные триботехнические композиционные материалы на базе алюминиевых сплавов // Литейщик России, 2003, №1, с 15-16.

14 Курганова Ю А, Чернышова Т А , Мищенко О В Анализ влияния частиц в дисперсно-упрочненных металломатричных КМ на основе алюминиевых сплавов / Труды заочной Международной научно-технической конференции «Молодежь Поволжья - науке будущего - 2003г», Ульяновск, 2003, с 83-85

15 Курганова ЮА, Чернышова ТА, Мищенко О В Изменение свойств дисперсноупрочненных КМ на алюминиевой основе методами термической и механической обработки / Материалы Всероссийской НТК «Современные Проблемы машиностроения и транспорта», Ульяновск, 2003, с 150-153

16 Чернышова Т А, Кобелева Л И, Курганова Ю А Применение композиционного материала в реальных узлах трения // Материалы XXIV ежегодная международная конференция «Композиционные материалы в промышленности», Ялта, 2004, с 183

17 Курганова Ю А , Чернышова Т А , Кобелева Л И Обработка давлением, как способ управления характеристиками композиционных материалов // Кузнечно-штамповочное производство и ОМД, 2004, №11, с 6-9.

18 Курганова ЮА, Чернышова ТА, Соловьев Г И Новые материалы автомобилестроения композиционный материал системы Al-SiC / труды Международная заочная НТК «Актуальные вопросы промышленности и прикладных наук», Ульяновск, 2004, с. 103-107.

19 Курганова Ю А , Чернышова Т А , Кокорин М В Изменение свойств алюмоматричных композиционных материалов, дисперсноупрочненных частицами керамики И Вестник УлГТУ, 2004г, №4, с 30-32

20 Курганова Ю А , Чернышова Т А Искусственные гетерофазные материалы системы Al-SiC в современной промышленности // Труды XXXIX НТК «Вузовская наука в современных условиях», Часть 1, Ульяновск, 2005, с 27

21 Курганова Ю.А, Чернышова ТА, Кобелева ЛИ Металлокомпозиты для автомобилестроения / труды IV Международной Научно -технической конференции «Автомобиль и техносфера», Казань, 2005, с 150.

22 Курганова Ю А , Гилюк В С Композиционные материалы и их применение в промышленности / Труды третьей Международной заочной молодежной НТК ЗМНТК-2005, Ульяновск, 2006, с 38-40

23. Курганова Ю А , Чернышова Т А, Кобелева Л И Дискретно армированный КМ как альтернатива антифрикционным материалам // Технология металлов, 2005, №10, с. 30-34

24. Курганова Ю А, Нефедова Т П, Крутихина Н Ю. Наноструюурные материалы как новый качественный подход к управлению свойствами / Труды третьей Международной заочной молодежной НТК ЗМНТК-2005, Ульяновск, 2006,с. 76-80.

25 Курганова Ю А, Чернышова Т А, Кобелева Л И Применение дискретно армированного композиционного материала в узлах трения //

Заготовительное производство, 2006, №4, с 45-47.

26 Курганова Ю А , Чернышева Т А, Кобелева Л И Использование интенсивного пластического деформирования с целью наноструктурирования металломатричных дисперсно упрочненных композиционных материалов / Научные труды Всероссийского Свещания материаловедов России, Ульяновск, 2006, с 72-75

27 Курганова Ю А, Чернышева Т А Кобелева Л И, Болотова Л К Композиционные материалы с алюминиевой матрицей в биметаллах, полученных прокаткой // труды Международной конференции «Деформация и разрушение», Москва, 2006, с 415-417

28 Курганова Ю А, Чернышева Т А , Кобелева Л И Биметалл с износостойким антифрикционным слоем из алюмоматричного КМ / Материалы научно-практической конференции материаловедческих обществ России «Новые градиентные и слоистые композиты», Ершово, 2006, с 33-34

29 Курганова Ю А, Чернышева Т А, Кобелева Л.И Давление как способ управления свойствами материалов // Технология металлов, 2006,№ 12, с. 3335.

30 Курганова Ю А, Байкалов К О Особенности получения литых композиционных ДУ частицами керамики материалов на основе алюминиевых сплавов / Материалы XIII Межд симпозиума «Динамические и технологические проблемы в механики конструкций и сплошных сред», Ярополец, 2007, с 34-36

31. Курганова ЮА, Чернышева Т. А, Кобелева ЛИ., Григоренко Л А Исследование свойств зоны соединения биметалла для подшипников скольжения // Производство проката, 2007, №1,с 34-36

32 Курганова Ю А, Байкалов К О Электроплазменное напыление износостойких антифрикционных покрытий / Тезисы докладов научно-технической конференции «ВУЗовская наука в современных условиях» УлГТУ, Ульяновск, 2007,с 31

33 Курганова Ю А, Чернышова Т А, Кобелева Л И Металломатричные нанокомпозиты, упрочненные частичами керамики / Сборник тезисов 4 международного семинара «Нанаструктурные материалы - 2007», Новосибирск, 2007, с 62

34 Курганова ЮА Использование нанотехнологий с целью управления свойствами металломатричных дисперсноупрочненных КМ на основе алюминиевых сплавов // Вестник ФГО УВПО «Московский гос. Агроинженерный университет им В П Горячкина», 2007, № 1 (21), с. 95-97.

35 Курганова Ю А, Чернышова Т А Разработка порошковых брикетов для изготовления литых композиционных материалов // Физика и химия обработки материалов, 2007, №3, с 57-61.

36. Чернышова Т А Кобелева Л И, Болотова Л К, Курганова Ю А , Калашников ИЕ, Катин И.В. Дисперсно наполненные композиционные материалы для пар трения скольжения // Конструкции из КМ, 2007, № 3, с 38-48

37 Курганова ЮА Повышение механических свойств дискретно-армированных КМ с алюминиевой матрицей // Заготовительные

производства в машиностроении, 2007, № 5, с 46-48

38 Курганова Ю А, Губанова Н В Исследование механических свойств композиционных материалов на основе алюминиевых сплавов / Сб научных трудов Всероссийского Совещания «Прогрессивные технологии и оборудование при обработке материалов давлением», Ульяновск, 2007, с 52-55

39. Курганова Ю А , Байкалов К О , Овченкова И Ю Технология изготовления композиционных таблеток для получения литого композиционного материала / Сб. научных трудов Всероссийского Совещания «Прогрессивные технологии и оборудование при обработке материалов давлением», Ульяновск, 2007,с 75 - 78.

40 Курганова Ю А, Особенности технологических операций при производстве изделий из дисперсно упрочненных КМ / Сб научных трудов Всероссийского Совещания «Прогрессивные технологии и оборудование при обработке материалов давлением», Ульяновск, 2007,с 46 - 49

41. Курганова Ю А., Байкалов К.О. Изменение свойств литых дисперсно упрочненных композиционных материалов на основе алюминиевых сплавов при термомеханической обработке / Труды третьей Международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности», Санкт-Петербург 2007, с. 167-168

42 Курганова Ю А., Байкалов К О Технологичность дисперсно-упрочненных композиционных материалов на основе алюминиевых сплавов / Материалы двадцать седьмой ежегодной международной конференции «Композиционные материалы в промышленности», Ялта, 2007, с. 382 - 385

43. Курганова Ю А Универсальные триботехнические материалы на основе алюминиевых сплавов // Технология металлов, 2007, №8, с 29-32

44 Курганова ЮА. Литейные методы изготовления дисперсно упрочненных КМ на основе алюминиевых сплавов и особенности технологических операций при производстве изделий // Технология металлов, 2007, №9, с 40 -43

45 Курганова ЮА., Курганов С В Перспективность разработки материалоемких литых изотропных композиционных материалов на основе алюминиевых сплавов // Материалы XIV Межд симпозиума «Динамические и технологические проблемы в механики конструкций и сплошных сред», Ярополец, 2008, с. 140-141

46 Патент № 67902 от 10 ноября 2007 г Устройство для механического легирования материалов на основе цветных сплавов частицами керамики / Курганова Ю А, Байкалов К О

Введение

Глава 1. Дискретно армированные изотропные композиты - перспективные материалы для изделий триботехнического назначения

1.1. Преимущества КМ перед традиционными материалами

1.2. Области применения дисперсно упрочненных КМ на основе алюминиевых сплавов

1.3. Методы регулирования механических и эксплуатационных свойств КМ

1.4. Постановка цели и задач работы

Глава 2. Материалы, оборудование, методы исследования

2.1. Материалы для исследования

2.2. Методы исследования структуры, механических и технологических свойств материалов

2.3. Проведение испытаний на трение и износ

2.4. Специальные испытания

Глава 3. Влияние армирования на структуру, механические и технологические свойства КМ

3.1. Литейные свойства

3.2. Деформационная способность

3.3. Механическая обработка

3.4. Способы соединения

3.5. Выводы по главе

Глава 4. Триботехнические характеристики дисперсно наполненных КМ

4.1. Требования, предъявляемые к металлическим трибоматериалам

4.2. Исследование изменений, происходящих в поверхностных слоях КМ в условиях трения-скольжения

4.3. Анализ поведения КМ системы «алюминиевые сплавы - дисперсные частицы» в условиях трения-скольжения

4.4. Совместимость КМ со сталями в трибосопряжениях

4.5. Выводы по главе

Глава 5. Усовершенствование технологии изготовления дисперсно армированных алюмоматричных КМ для условий промышленного производства

5.1. Изготовление объемных литых изотропных КМ

5.2. Изготовление градиентных КМ

5.3. Выводы по главе

Глава 6. Замена традиционных материалов рабочих частей изделий на композиционные материалы

6.1. Результаты опробования в реальных трибоузлах деталей из литых КМ

6.1.1. Рабочая пара «Компрессора автомобильного КПА-1»

6.1.2. Втулка подшипника двигателя станка ТПК-125ВН1

6.1.3. Клапан управления механизмом регулирования фаз системы газораспределения автомобиля (КУМРФ)

6.1.4. Кольцо синхронизатора коробки передач автомобиля

6.1.5. Втулка рейки рулевого управления

6.1.6. Втулка дисковых ножниц

6.1.7. Поршень устройства амортизатора задней подвески

6.1.8. Силовая пломба тросового типа

6.2. Изготовление деталей из биметаллической ленты с антифрикционным композиционным слоем

6.3. Трибоузлы в которых, планируется замена материала рабочих деталей на КМ 210 6.4. Оценка экономической эффективности замены традиционных материалов триботехнического назначения на КМ

6.5. Выводы по главе

Актуальность проблемы. В современных условиях развития промышленного производства России остро стоит проблема улучшения качества продукции и повышения потребительского спроса. Причиной выхода из строя 70% механизмов и машин является износ подвижных сопряжений и рабочих органов под влиянием сил трения. Процессы, протекающие в трибосопряжениях, лимитируют срок эксплуатации изделий. Номенклатура традиционно используемых в условиях трения материалов часто оказывается недостаточной для обеспечения комплекса многочисленных и часто противоречивых требований. Рынок заставляет производителей решать задачи улучшения прочностных и эксплуатационных характеристик трибосопряжений при минимальных финансовых вложениях, т.е. проводить активный поиск новых износостойких и дешевых материалов и экономичных методов их изготовления.

Последние десятилетия характеризуются усилением внимания всех промышленно-развитых стран к проблемам трения и изнашивания, вредные последствия которых весьма убыточны [1 - 6]. Проблемы связаны прежде всего с потерями материалов при изнашивании и выходом оборудования из строя, образованием экологически вредных продуктов износа, а также большими энергопотерями. Поэтому важнейшая проблема современной науки - изыскание эффективных методов повышения износостойкости и снижения энергоемкости подвижных сопряжений [5,7-9]. В связи с этим идет интенсивное развитие и освоение новых видов триботехнических материалов, в том числе биметаллических [10].

Современными исследованиями в области трения и изнашивания, в частности, в работах А.В.Чичинадзе, Н.А.Буше, В.В.Копытько, Л.М.Рыбаковой, Б.М.Асташкевича и др. показано, что материалы для трибосистем должны обеспечивать условия динамического равновесия, т.е. с одной стороны, согласно трибологическому подходу, должны быть совместными и обнаруживать структурную приспосабливаемость; с другой -согласно макрогеометрическому подходу - надежная работа трибосопряжений за счет стабильности макрогеометрических характеристик соответствующих деталей.

Важнейшей задачей современного машиностроения является повышение конструктивной прочности, надежности и долговечности деталей. Повышение эксплуатационных характеристик требует создания оптимальных структур, обеспечивающих требуемый уровень надежности и долговечности. Важным требованием является сочетание высокой прочности с достаточным запасом пластичности [11]. Среди методов получения оптимальных структур, обеспечивающих повышение эксплуатационных свойств, разработанных при практическом использовании научных принципов повышения прочности, предложено формирование дислокационной структуры созданием дисперсных фаз [12]. Развитием данного теоретического положения явилось создание особого класса новых гетерофазных материалов, состоящих, как правило, из высокопрочных наполнителей (дисперсных фаз) и пластичных связующих (матриц) -композиционные материалы (КМ).

Совместная работа разнородных компонентов дает эффект, равносильный созданию нового материала, свойства которого количественно и качественно отличаются от свойств каждого из составляющих [13]. Существенная особенность КМ заключается в том, что их свойства являются проектируемыми.

В настоящее время во всем мире активизируются исследования, направленные на более широкое практическое применение композиционных материалов (КМ). В композитах с металлической матрицей сочетаются достоинства конструкционных металлических материалов с достоинствами наполнителя, чаще всего высокомодульного керамического. Поэтому для металломатричных КМ характерны высокие значения прочностных характеристик, модулей упругости, вязкости разрушения, они сохраняют стабильность своих характеристик в широких температурных пределах, обладают высокой электро и теплопроводностью, а также малой чувствительностью к поверхностным дефектам.

Для применения в различных триботехнических устройствах: тормозах, амортизаторах удара, подшипниках скольжения, деталях цилиндро-поршневой группы и. других подобных узлах перспективными признаны дискретно армированные композиционные материалы, важной особенностью которых является изотропия свойств [14]. Наиболее дешевыми и надежными являются металломатричные композиты на основе алюминиевых сплавов, армированных частицами 8Ю. В литературе, посвященной использованию композитов в триботехнических целях, отмечено, что дискретно армированные КМ на основе алюминиевых сплавов обладают комплексом свойств, отличающихся от традиционных материалов и открывающих широкие возможности для самых разнообразных целей. Среди этих свойств отмечают широкие функциональные и технологические возможности, повышенную износостойкость, малую плотность, высокие прочность и жесткость, что обеспечивает снижение массы изделий с одновременным повышением надежности и увеличением ресурса работы [15].

Использование КМ в узлах трения массового производства является актуальным и экономически выгодным. Проведенные испытания показывают перспективность КМ, армированных дисперсными тугоплавкими частицами, для внедрения в автомобилестроение и другие отрасли машиностроения [16,17]. Триботехнические свойства КМ зависят от многих переменных факторов, которые оптимизируются для каждой конкретной ситуации. Современные технологии создания КМ основываются на принципах управления свойствами путем направленного структурирования. Возможность изменения количества ' и размера армирующих частиц, добавление не только керамических частиц, но и частиц графита или других веществ в качестве твердой смазки, а также разнообразие матричных сплавов открывают широкие перспективы для использования КМ в узлах трения. Существует также возможность регулирования свойств КМ за счет термической и термомеханической обработки [18].

Однако, несмотря на преимущества КМ с металлическими матрицами перед традиционными материалами, их производство и применение в трибопарах еще весьма ограничено. Наряду с разработкой составов и совершенствованием технологии изготовления требуется дальнейшая разработка общих принципов конструирования КМ для триботехнических целей и накопление опыта их эксплуатации.

До настоящего времени отсутствуют рекомендации по разработке дисперсно упрочненных алюмоматричных композиционных материалов и технологических процессов их производства для заданных конкретных условий эксплуатации при обеспечении оптимального комплекса механических и эксплуатационных свойств. Не определены факторы, способствующие формированию потребительских свойств КМ на алюминиевой основе. Таким образом, разработка научно-обоснованных технологических и технических решений в области производства литых дисперсноупрочненных изотропных КМ и их внедрение в производство I представляют собой актуальную задачу.

В связи с этим целью настоящего исследования явился поиск объектов, где целесообразно применение КМ, опробование дискретно армированных КМ с алюминиевыми матрицами в реальных трибосопряжениях и оптимизация на базе экспериментальных данных и стендовых испытаний состава, структуры и свойств КМ триботехнического назначения.

Диссертационная работа содержит результаты экспериментальных исследований структуры, механических и трибологических свойств дискретно-упрочненных КМ на основе алюминиевых сплавов различного состава. Уделено внимание выбору вида, фракционного состава и управлению распределением армирующих частиц в матрице для улучшения триботехнических характеристик. Установлена возможность получения неразъемного биметаллического соединения КМ - сталь, что может стать прорывом в подшипниковом производстве и значительно увеличить надежность работы подшипников и снизить затраты на их изготовление. Выявлены закономерности влияния структурных факторов и условий работы трибосопряжения на процессы трения и износа и особенности изменения распределения структурных составляющих при проведении термомеханической обработки, что открывает дополнительные возможности управления структурой материала, следовательно, и его свойствами. Уточнены условия удовлетворительной работы трибопары КМ -КМ, что расширяет диапазон применения указанной группы материалов.

На основе результатов исследований разработаны рекомендации по использованию КМ системы «алюминиевые сплавы-частицы керамики», как для действующих узлов трения, так и для проектируемых. Экономическими расчетами доказана целесообразность применения последних в промышленных масштабах. Показано, что по эксплуатационным и технологическим параметрам, а также по финансовым показателям КМ А1 -8Ю не уступает и даже превосходит традиционно используемые материалы.

Подготовлены рекомендации по составу, методам изготовления и использованию КМ системы А1 - армирующие керамические фазы в опытных изделиях новой техники и для изготовления деталей узлов трения скольжения массового производства.

Научная новизна - Впервые обоснована теоретически и экспериментально подтверждена возможность применения литых композиционных материалов системы алюминиевые сплавы - частицы керамики в узлах трения механизмов и машин в паре со сталью в условиях трения скольжения без смазки, с ограниченной смазкой и в паре КМ-КМ при трении скольжения со смазкой.

- Выявлены закономерности влияния структурных факторов и условий работы трибосопряжения на процессы, трения и износа КМ состава «алюминиевые сплавы - частицы карбида кремния». Показано, что пара КМсталь имеет преимущества перед парой бронза-сталь по значениям износа, выдерживаемой нагрузке, стабильности коэффициента трения в рабочем режиме, а также плавности колебаний последнего при возрастании нагрузки. Увеличение размера и объемного содержания частиц в матрице снижает износ деталей из КМ, однако увеличивает износ сопряженного контртела и коэффициент трения. Показана необходимость оптимизации размера и объемного содержания частиц в КМ по условиям эксплуатации. Установлено, что лучшую износостойкость имеют КМ с матрицей из высокопрочных алюминиевых сплавов. Проведение термообработки на старение КМ на базе дисперсионно твердеющих алюминиевых матриц увеличивает износостойкость КМ.

- Показана целесообразность замены алюмоматричными дисперсно наполненными КМ традиционных антифрикционных материалов (бронз, латуней, алюминиевых антифрикционных сплавов) в ряде ответственных узлов машиностроения.

- Оптимизированы технология и материал пар трения, в состав которых входят детали из КМ. Добавка в КМ системы АЬБЮ частиц графита, выполняющего роль сухой смазки, обеспечивает повышение износостойкости и расширяет диапазон трибонагружения.

- Показаны возможности повышения износостойкости деталей из КМ за счет пластического деформирования и термомеханической обработки, а также за счет использования специальных видов литья (центробежное).

- Расширены представления о процессе изнашивания КМ в паре со сталью и сформулированы условия оптимальной работоспособности узла трения, в состав которого входит КМ.

- Намечены узлы из номенклатуры деталей машиностроения и транспорта, в которых целесообразна замена традиционных материалов на КМ.

Практическая значимость: На основе экспериментально полученной информации и выявленных закономерностей при испытаниях на трение и износ определены оптимальные условия получения КМ с максимальными значениями триботехнических характеристик. Результаты научных исследований реализованы в реальных изделиях и конструкциях. КМ различных составов на основе практически всех групп алюминиевых сплавов (литейные, деформируемые упрочняемые и не упрочняемые термической обработкой, твердые растворы, ковкие и высокопрочные), а также полиармированные и слоистые композиции опробованы при различных условиях трения. Полученные результаты исследований позволили разработать рекомендации по использованию КМ системы «алюминиевые сплавы - твердые частицы керамики» как в действующих узлах трения, так и в проектируемых.

Рекомендации переданы предприятиям ОАО «Утес», ООО «Нитон», ООО «Радиомир», ООО «Проект.Нэт», ООО «Симбирские коммуникации», ООО «Инфоком», ООО «Пластметпроект», ОАО «Научноисследовательский институт авиационной технологии и организации производства», что подтверждено соответствующими актами.

На базе ООО «Пластметпроект», г.Ульяновск, введен в эксплуатацию литейный участок по изготовлению дисперсноупрочненных КМ на основе алюминиевых сплавов.

Спроектировано и изготовлено оборудование для механического легирования композиционных порошков. Получен патент на полезную модель «Устройство для механического легирования материалов на основе цветных сплавов частицами керамики» (Патент № 67902 от 10 ноября 2007г).

Разработана технология получения таблетированных армирующих брикетов с повышенной концентрацией армирующего компонента (35-60%) и сухих смазок (графита), • что открывает реальную возможность изготовления деталей из КМ на основе алюминиевых сплавов на промышленных предприятиях, располагающих мощностями для литья традиционных алюминиевых сплавов.

Спроектирована и изготовлена оснастка, подобрано оборудование для получения таблетированных армирующих брикетов. Организован участок по изготовлению армирующих брикетов (Акт пуска участка на базе лаборатории «Штамповка» кафедры «Материаловедение и ОМД» Ульяновского государственного технического университета).

Разработана технология изготовления деталей из КМ в условиях промышленного производства. В натурных условиях опробованы и успешно применяются детали из КМ составов AK12+5%SiC(28)+2,5%C(4oo> B124+8%Si3N4(3.5), AK9+4%SiC{28), A99+10%Ti+5%SiC(28), An25+3,5%SiC(28), AK9+5% SiC(28)+l,25%C(4oo) и AK12+5% базальта в узлах: Компрессор автомобильный КПА-1, двигатель станка токарного высокой точности с числовым программным управлением типа ТПК-125ВН1, клапан управления механизмом , регулирования фаз КУМРФ системы газораспределения автомобиля, синхронизатор коробки передач автомобиля, узел рейки рулевого управления автомобиля NissanQMax, дисковые ножницы раскройного комплекса ДИН-600, устройство амортизатора задней подвески. В стадии разработки находятся втулка свертная ОСТ 1.10289-78, втулки авиационного компрессора АК-50, рабочие части поршневой пары насоса ножного НВН-1, кольца двигателя внутреннего сгорания. Некоторые изделия продолжают эксплуатироваться и после испытаний. При замене традиционных материалов на КМ достигнуто увеличение срока службы, снижение веса и стоимости.

Получены неразъемные биметаллические соединения КМ (AMrl+2,5%SiC3, AMrl+5%SiC28, A16+5%SiC28) со сталью и с алюминиевыми сплавами диффузионной сваркой и прокаткой. Биметаллические заготовки предназначаются для изготовления подшипников, упорных колец, вкладышей, полувкладышей и других аналогичных изделий. В разработке находится шайба упорного подшипника коленчатого вала - передняя, с композиционным поверхностным слоем толщиной 0,25 мм на стальной основе.

Экономическими расчетами доказана целесообразность применения КМ в составе пар трения в промышленных масштабах. Показано, что по эксплуатационным, технологическим и финансовым показателям КМ рассматриваемых систем .превосходят материалы, традиционно используемые в аналогичных узлах, и могут являться их альтернативными заменителями.

Создана электронная база данных КМ на основе алюминиевых сплавов с предоставлением комплекса механических и эксплуатационных свойств. Программа может расширяться по мере накопления данных, и при достижении определенного объема экспериментальных данных будет пригодна для выстраивания эмпирических зависимостей с целью определения свойств расчетным путем.

Работа по замене традиционных материалов на КМ деталей и узлов проблемных механизмов самьгх разнообразных назначений, анализ их работоспособности позволили выявить основные преимущества КМ перед традиционными материалами:

- возможность целенаправленного регулирования комплекса свойств, максимально удовлетворяющих требованиям потребителя;

- возможность изготовления функционально армированных деталей, в том числе более экономичных слоистых композиций с рабочим слоем из КМ;

- обеспечение высокой технологичности изготовления и надежности при эксплуатации;

- снижение веса конструкций;

- значительное уменьшение себестоимости.

Работа выполнена в рамках Программ фундаментальных исследований Президиума РАН в 2004-2008 гг, гранта РФФИ 05-03-32217 и гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых МК-2006.

Достоверность результатов и выводов диссертации обеспечена использованием современных методов исследования. Интерпретация результатов испытаний базируется на современных представлениях о структуре и свойствах гетерофазных материалов, механизмах трения и изнашивания. Теоретические положения согласуются с экспериментальными данными, в том числе с результатами исследований других авторов и подтверждены успешной реализацией разработанных методик и технологий в производстве деталей из КМ.

Вклад соискателя. Личное участие автора выразилось в постановке задач исследований, получении основных научных результатов; проведении работ по выбору оптимального состава трибоузлов, анализу механизмов изнашивания КМ и выбору состава материала в соответствии с условиями трибонагружения; разработке технологий изготовления деталей из КМ; разработке научно обоснованных рекомендаций к использованию КМ в реальных узлах трения; уточнении номенклатуры изделий машиностроения и транспорта, где целесообразна замена традиционных материалов на КМ. Основные результаты работы доложены на 35 конференциях и совещаниях, в том числе: на Всероссийской научно-технической конференции «Технология и оборудование современного машиностроения» (г. Уфа, 1998г.), Всероссийской научно-технической конференции «Новые материалы и технологии НМТ - 98» (г. Москва, 1998г.), Международной конференции «Математическое моделирование физических, экономических, социальных систем и процессов» (г. Ульяновск, 1999г.), Международной конференции «Материалы и покрытия в экстремальных условиях: исследования, применение, экологически чистые технологии производства и утилизации» (Кацивели, 2000г.), Международной научной конференции «Молодежь - науке будущего» (г. Набережные Челны, 2000г.), XXII Российской школе по проблемам науки и технологии (Миасс, 2002г.), Заочной молодежной научно-технической конференции «Молодежь Поволжья - науке будущего» (г. Ульяновск, 2003г.), Всероссийской научнотехнической конференции «Современные Проблемы машиностроения и транспорта» (г. Ульяновск, 2003г.), XXIV и XXVII международных конференциях «Композиционные материалы в промышленности» (г. Ялта, 2004 и 2007гг), Международной заочной научно-технической конференции «Актуальные вопросы промышленности и прикладных наук» (г. Ульяновск, 2004г.), 4 Международной научно-технической конференции «Автомобиль и техносфера» (г. Казань, 2005г.), Международной заочной молодежной научно-технической конференции ЗМНТК-2005 (г. Ульяновск, 2006г.), Всероссийском Совещании материаловедов России (г. Ульяновск, 2006г.), Международной конференции «Deformation and fracture of materials - DFM 2006» (г. Москва, 2006г.), Научно-практической конференции материаловедческих обществ России «Новые градиентные и слоистые композиты» (г. Ершово, 2006г.), Научно-технических конференциях УлГТУ 1997, 1999, 2005, 2007, 2008 гг., Второй Всероссийской конференции по наноматериалам, совместно с 4 Международным научным семинаром «Наноструктурные материалы - 2007» (г. Новосибирск, 2007г.), Международной научно-технической конференции «Прогрессивные технологии и оборудование ОМД» (г. Ульяновск, 2007г.), Международной конференции «Новые перспективные материалы и технологии их получения» (г. Волгоград, 2007г.), Международном симпозиуме «Динамические и технологические проблемы механики конструкций и сплошных сред» им. А.Г.Горшкова (г. Ярополец, 2007, 2008гг.).

Структура работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов и списка литературы включающего 214 наименований. Диссертация изложена на 243 страницах основного текста и содержит 68 рисунков и фотографий и 43 таблицы.

Основные результаты и выводы

В результате проведения комплексных исследований предложена научно обоснованная методология решения научно-технической проблемы — повышения надежности и долговечности трибосистем за счет использования в парах трения дисперсно упрочненных композиционных материалов (КМ) на основе алюминиевых сплавов. Проведенные лабораторные испытания КМ позволили выработать научные и технические решения, заключающиеся в установлении составов композиционных материалов, и оптимальных режимов их изготовления, обеспечивающих требуемый комплекс свойств в условиях эксплуатации. Эти решения позволяют повысить надежность и снизить материалоемкость деталей, в том числе работающих в подвижных сопряжениях механизмов и машин, сократить затраты благодаря замене на КМ традиционно используемых триботехнических материалов (бронз, л ату ней).

Реализация поставленной в диссертационной работе цели по разработке технологий, обеспечивающих создание КМ триботехнического назначения с заданным уровнем свойств для удовлетворения потребительских запросов, опробованию дискретно армированных КМ с алюминиевыми матрицами в реальных трибосопряжениях, оптимизации на базе экспериментальных данных и стендовых испытаний структуры, свойств и методов изготовления КМ триботехнического назначения - позволяет создавать материалы, максимально удовлетворяющие эксплуатационным требованиям.

1. На основе анализа литературных данных о применении дисперсно упрочненных КМ в изделиях машиностроения определены востребованность новых материалов и факторы,' сдерживающие их массовое потребление; систематизированы основные области применения; оценена экономическая целесообразность замены традиционных материалов триботехнического назначения на КМ.

2. Исследованы структура и определены механические свойства дисперсно упрочненных частицами керамики КМ на основе алюминиевых сплавов, полученных по литейным технологиям: методом механического замешивания- частиц в расплав; методом лигатур; методом реакционного литья, при котором наполнитель синтезируется между исходными компонентами непосредственно в процессе изготовления КМ (т-Бйи); методом насыпных композиционных брикетов. Установлено, что введение в алюминиевые расплавы дисперсных тугоплавких наполнителей способствует уменьшению дендритного параметра отливок. Модифицирующая роль частиц керамики обусловлена ограничением объемов расплава, в которых проходит ликвация. Частицы металлоподобных карбидов и интерметаллидов оказывают модифицирующее влияние на литую структуру КМ как центры кристаллизации. КМ, получаемые в процессах реакционного литья т-БЙи при добавлении в алюминиевый расплав металлических реакционно активных порошков (Бе, Тл, Ъъ, N1 и др.) характеризуются протеканием интенсивных экзотермических реакций, результатом которых является образование новых армирующих интерметаллидных фаз (чаще всего А13Ме). Саморазогрев матричного расплава в ходе этих реакций позволяет ввести в КМ высокое объемное содержание керамических частиц (более 15 об.%).

3. Уровень механических свойств КМ зависит от механических свойств исходных компонентов - наполнителей и матричных сплавов, объемного соотношения компонентов, фракционного состава и распределения наполнителя в матрице, прочности связи между матрицей и наполнителем. В общем случае модуль упругости и твердость КМ выше, а прочность при растяжении и пластичность КМ ниже, чем у матричных сплавов. Увеличение однородности распределения частиц в матрице отражается на механических свойствах КМ и на эксплуатационных характеристиках: обеспечивается стабильный уровень твердости; прочности, износостойкости, уменьшается возможность ' задира. Установлено, что равномерность распределения армирующей фазы в литых КМ возрастает при лучшей смачиваемости частиц расплавом; при увеличении размера и объемной доли частиц; при повторных переплавах КМ; при кристаллизации с большой скоростью и под давлением.

4. При проведении стандартных испытаний для оценки литейных свойств КМ установлено, что с увеличением содержания частиц жидкотекучесть композиционных расплавов в сплаве снижается. Температура; при которой достигается оптимальная заполняемость формы, возрастает с увеличением содержания частиц. Значения усадки при введении частиц керамики (до 5% от общего объема КМ) изменяются незначительно, и при расчетах можно оперировать значениями в диапазоне, характерном для матричных сплавов (0,9-1%). При повышении содержания армирующей фазы до 10% наблюдается заметное снижение показателей усадки (до 0,5%). Дисперсно армированные алюмоматричные КМ не обнаруживают склонности к.горячеломкости.

5. Анализ состояния КМ, проверенных на соответствие эксплуатационным требованиям, предъявляемым к деталям, работающим в агрессивных средах, согласно ТУ 4571-120-00232934-97 позволил рекомендовать материал для использования в деталях труб и соединительных деталей тепловых сетей, магистральных газо-, нефте- и водопроводов, включая горячее водоснабжение.

6. Разработаны технологии изготовления КМ в условиях литейного производства, обеспечивающие заданный уровень механических и эксплуатационных свойств: метод лигатур и механического замешивания. Метод введения армирующих элементов в концентрированном виде (порошковыми брикетами) обеспечивает высокоточное регулирование химического состава КМ. Осуществлен вариант полиармирования, позволяющий насыщать материал твердыми смазками заданного содержания (графит 63-100 и 400 мкм).

7. Выявлены особенности механической обработки КМ. Определен выбор режущего инструмента, его геометрии, режимов резания и состава смазочно-охлаждающих жидкостей для достижения требуемых характеристик обрабатываемых поверхностей.

8. По результатам лабораторных испытаний композиционных материалов системы «алюминиевые сплавы - частицы керамики» на трение и износ, сформулированы общие закономерности поведения КМ при' трибонагружении. Армирование матриц высокопрочными, высокомодульными частицами керамики способствует увеличению несущей способности, расширению интервала трибонагружения по допустимым скоростям скольжения, температурам в трибоконтакте; увеличению стойкости против схватывания. Все рассматриваемые КМ имеют коэффициенты трения, характерные для антифрикционных материалов (сплавов Бр05Ц5С5, АОМ20-1), но сохраняют их в значительно более широком диапазоне скоростей скольжения и нагрузок.

Формирование на поверхности трения фрактальных структур определяет устойчивое промежуточное состояние, обеспечивающее высокую износостойкость образцов КМ. Ведущий механизм изнашивания на стадии формирования таких структур - абразивный. Абразивное действие могут осуществлять продукты изнашивания — оксиды алюминия, обломки контртела, выкрошившиеся армирующие частицы.

Задиростойкость КМ существенно превосходит таковую образцов из матричных сплавов и антифрикционного сплава АОМ 20-1 (20% Бп, 1% Си, остальное - А1). Наибольшую стойкость против схватывания обнаруживают КМ на базе матричных сплавов, имеющих наиболее высокие значения предела прочности и текучести, а также КМ с полиармированием наполнителями разной природы, в том числе КМ, где интерметаллидный наполнитель получен методом реакционного литья (т-вки).

После проведения термообработки по оптимальному режиму достигнуто повышение износостойкости КМ на основе сплава АМг1 за счет изменения состава и структуры межфазных границ и улучшения качества связи матрица-наполнитель. КМ на основе сплава Д16 изменяют характеристики после термообработки за счет дисперсионного твердения матрицы.

КМ с более прочной матрицей имеют лучшие трибологические характеристики. В полиармированных образцах КМ системы А1-81С-С керамические частицы обеспечивают несущую способность и износостойкость; графитовый наполнитель, являющийся сухой смазкой, повышает антифрикционные свойства КМ. Введение в состав дисперсно наполненных КМ графита 5, об.% снижает коэффициент трения и увеличивает износостойкость материала на 16 25% в зависимости от состава материалов трибопары и условий трибонагружения.

9. Натурные испытания на трение и износ изотропных КМ системы «алюминиевые сплавы — частицы керамики» показали высокую совместимость материалов в трибопарах КМ/сталь и их преимущества перед парой бронза-сталь не только по значениям износа и максимальной рабочей нагрузке, но и по стабильности коэффициента трения в рабочем режиме, а также по устойчивости последнего при возрастании нагрузки. Показано, что увеличение размера и объемнрго содержания частиц в матрице снижает износ деталей из КМ, однако при этом увеличивается износ сопряженного контртела и коэффициент трения. Показана необходимость оптимизации объемного содержания частиц в КМ по условиям эксплуатации. Впервые экспериментально подтверждена возможность применения литых КМ системы алюминиевые сплавы - частицы керамики в узлах трения механизмов и машин в паре со сталью в условиях с ограниченной смазкой и в паре КМ-КМ при трении со смазкой.

10. Определен комплекс внешних воздействий, позволяющих управлять изменением механических и , эксплуатационных свойств КМ. К ним относятся: термическая обработка, пластическая деформация и ИПД. Повысить деформационную способность КМ удается путем оптимизации состава (материал матрицы и частиц, размер частиц); выбора технологических параметров изготовления КМ; нанесения технологических покрытий на частицы; режимов термической обработки (для дисперсионного твердения матрицы, улучшения межфазных связей, снятия межфазных напряжений). Показаны возможности повышения износостойкости КМ за счет интенсивного пластического деформирования (ИПД) методом кручения под давлением. Метод обеспечивает интенсивное измельчение структуры до субмикронного уровня, что приводит к резкому увеличению прочностных показателей и положительно сказывается на трибохарактеристиках (увеличиваются контактные нагрузки, расширяется диапазон допустимых скоростей скольжения за счет перераспределения структурных составляющих и роста прочности).

11. Решением, отвечающим современным тенденциям в создании г материалоемких конструкций, является изготовление градиентных КМ методами центробежного литья, нанесения композиционных покрытий и прокаткой слоистых пакетов. Методом центробежного литья изготовлены КМ составов алюминиевые сплавы-частицы 8Ю, А1203, В4С, а также полиармированные КМ с частицами 81С+С, А12Оз+С. Разработаны технологии получения биметаллов «КМ - сталь» и «КМ - алюминиевые сплавы» методом плоской прокатки. Результаты экспериментальных исследований по получению биметаллов с рабочим слоем из КМ могут быть использованы при разработке промышленных технологий биметаллических подшипниковых вкладышей. Получены износостойкие покрытия из КМ на основе алюминиевых сплавов, упрочненных частицами карбида кремния, методом электроплазменного напыления.

12. Результаты научного исследования реализованы в реальных изделиях и конструкциях. Разработаны технологии изготовления деталей из КМ для трибоузлов. КМ различных составов на основе практически всех групп алюминиевых сплавов (литейные, деформируемые упрочняемые и не упрочняемые термической обработкой, твердые растворы, ковкие и высокопрочные), а также полиармированные и слоистые композиции опробованы при различных условиях трения. Разработаны рекомендации по использованию КМ системы «алюминиевые сплавы - твердые частицы керамики» как в действующих узлах трения, так и в проектируемых. Показаны преимущества пары трения КМ системы «алюминиевые сплавы -частицы керамики / сталь» перед парой «бронза / сталь» не только повесовым характеристикам, значениям износа и выдерживаемой нагрузки, но и по стабильности и надежности работы в рабочем режиме. Определены предельные трибопоказатели стабильной работы узлов при разных условиях эксплуатации. Намечены узлы из номенклатуры деталей машиностроения и транспорта, в которых целесообразна замена традиционных материалов рабочих деталей на КМ. Результат исследований и проектные процедуры используются в практике проектирования ООО «Пластметпроект».

1. Костецкий Б. И. Трение, смазка и износ в машинах. - Киев.: Технжа, 1970. 396 с.

2. Буше Н. А. Трение, износ и усталость в машинах. М.: Транспорт, 1987. 223 с

3. Трибология. Исследования и приложения: опыт США и стран СНГ / Под ред. В. А. Белого, К. С. Лудемы, М.: Машиностроение, 1993. 454 с.

4. Рыбакова Л. М., Куксенова Л. И. Задачи материаловедения в проблеме износостойкости металлических материалов. М.: Машиностроение, 1991. 56 с.

5. Сурикова М.А. Порошковые высокотемпературные материалы на основе никелиевых сплавов для упрочняющих деталей горизонтально металлургических агрегатов // МиТОМ, 1998, №1, с. 58-65.

6. Поляков A.A. Природа износа, безызносность и триботехнические свойства материалов // Вестник машиностроения, 1993, №9, с. 17-23.

7. Бондаренко В.П. Трибологические композиты с высокомодульными наполнителями. Киев.: Наук. Думка, 1987, 232 с.

8. Буше H.A. Захаров С.М. Подшипники скольжения: состояние, проблемы и способы их решения // Машиностроитель, 1997, № 9, с. 2-6.к

9. Зозуля В.Д. Принципы создания новых триботехнических материалов // Машиностроитель, 1997, №9, с. 15-21.

10. Столяров И.И., Ромашкин В.А., Суслов A.A., Михайленко Ф.П. Холодная листовая и объемная штамповка в ОАО «Заволжский моторный завод» // КШП ОМД, 2000, №12, с. 11-15.

11. И. Чудина О.В. Технологические пути повышения механических свойств на основе структурной теории прочности // Технология металлов, 2003, №6, с. 16-23.

12. Тушинский Л.И. Теория и технология упрочнения металлических сплавов. Новосибирск.: Наука. Сибирское отделение, 1990. 306с.

13. Композиционные материалы / Справочник под ред. В.В. Васильева. М.: Машиностроение, 1990, 456 с.

14. Тихомиров В.П., ШитиковаГ.Ф. Разработка новых металлокерамических материалов для фрикционных пар и исследование их поведения в амортизаторах удара// ФизХОМ, 1990, №1, с. 108-115.

15. Буше H.A. Подшипниковые сплавы для подвижного состава. М.: Транспорт, 1967, 224 с.

16. Чернышова Т.А., Кобелева Л.И., Шебо П., Панфилов A.B. Взаимодействие металлических • расплавов с армирующими наполнителями. М.: Наука; 1993, 272 с.

17. Чернышова Т.А., Курганова Ю.А., Кобелева Л.И., Болотова Л.К., Калашников И.Е., Катин И.В. Дисперсно наполненные композиционные материалы для пар трения скольжения // Конструкции из КМ, 2007, № 3, с. 38 -48.

18. Mitra R., Mahagan Y.R. Interfaces in discontinuously reinforced metal matrix composites: an overview//Bull. Mater. Sei., 1995, vol.18, №4, p. 405-434.

19. Семенов Б.И. Освоение композитов путь к новому уровню качества материалов // Литейное производство, 2000, № 8, с. 6 - 11.

20. Composition and structure of boron containing Si-C fibres at high temperature / Lu L., Song Y.C., Fend C.X. // J.Mater. Sei. Lett.- 1998.-17, №7, c. 58,8 - 589.

21. Моримото Т., Ямоока Т., Лилхолт H., Тая M. Установившаяся ползучесть КМ нитевидные кристаллы SiC/Al сплав 6061 при температуре 573К // Современное машиностроение, 1989, №1, с. 2-7.

22. Буше H.A. Подшипниковые сплавы для подвижного состава. М.: Транспорт, 1967, 224 с. Достижения в области композиционных материалов / под ред. Дж. Пати. - М.: Металлургия, 1982, 72 с.

23. Sliney Н.Е. Композиционные материалы для подшипников и уплотнителей газовых турбин // Современное машиностроение, 1991, №3, с. 175-201.

24. Sliding, wear response of an A1 Cu alloy the influence of SiC particle reinforcement and test parameters / Prasad В. K., Jha A.K., Modi O.P., Das S., Dasgupta R., Yegneswaran A.N. // J.Mater. Sci. Lett.- 1998.-17, № 13, p. 1121 - 1123.

25. Hosking .F.M, Portillo F., Wunderlin R. Mehrabian R. Composites of aluminum alloys; fabrication and wear behaviour// J.Mater.Sci. -1982.- 17, №2. P.477-498.

26. Rohatgi P. Cast aluminum matrix composites for automotive applications// JOM. -1991.-43, №4.- P. 10-16.

27. Крштал M.M. О некоторых тенденциях в развитии автомобильныхматериалов (Всемирный конгресс 2002 года Международного1сообщества автомобильных инженеров) // Технология металлов, 2003, № 9, с.46-48.

28. Семенов.Б.И. Приоритетные технологии материалов идеологии конструирования и производства изделий в 21 веке // Технология металлов №7, 2001 с.5-8

29. Поляков А.А. Природа износа, безызносность и триботехнические свойства материалов // Вестник машиностроения, 1993, №9, с. 17-23

30. Технология изготовления композита TiC А1 / Birol Yucel // J. Mater. Sci.- 1999, 34, № 7, с. 1653 - 1657.i

31. Чернышева Т.А., Кобелева Л.И., Болотова JI.K. Дискретно армирование композиционные материалы с матрицами из алюминиевых сплавов и их трибологические свойства. Металлы, 2001, №6, с.85 98.

32. Романова B.C., Трубкина Е.М. Производство прессованных полуфабрикатов из порошковых композитов системы Al-SiC и исследование их свойств // Технология легких сплавов, 1993, №12, с. 49 -53.

33. Грибков А.Н., Асенов А.А., Жежер М.В., Золотаревский B.C. Структура и свойства дисперсно упрочненного композиционного материала,получаемого методом механического легирования // Технология легких сплавов, 1993, №12, с. 53 59.

34. Вишняков JI.P., Ониськова Н.П., Ромашко И.М. Технологическое освоение композиционного материала системы Al-SiC // Технология легких сплавов, 1996, №3, с. 64-69. •

35. Курганова Ю.А., Чернышева Т.А., Кобелева Л.И. Дискретно армированный композиционный материал как альтернатива традиционным антифрикционным материалам. Технология металлов, 2005, №10, с.30-34.

36. Курганова Ю.А., Чернышева Т.А., Кобелева Л.И. Применение дискретно армированного композиционного материала в узлах трения. Заготовительные производства в машиностроении, 2006, №4, с.45-47.

37. Harridan Williom С. Scaling up particulate-reinforced aluminum posites for commercial production // JOM, 1991, №8, c.32.

38. Разработка и применение литых композиционных материалов в машиностроении / Панфилов А.В. // Российская научно техническая конференция «Новые материалы и технология машиностроения». Москва, 1993, Тезисы докладов. - М., 93.- с. 76.

39. J.Singh, A.T.Alpas. High-temperature wear and deformation processes in metal matrix composites // Metallurgical and Materials Transactions, A, 1996, volume 27A, p3134.

40. Гнесин Г.Г. Износостойкость керамических материалов на основе карбида и нитрида кремния // Порошковая металлургия, 1993, №5, с. 3 -8.

41. Lin S.J, Lin С.А, Wu G.A, Horng J.L. Sliding wear of Al2 O3/6O6I A1 composite // J. Materials Science, 1996, 31, p.3481-3486.

42. Srivatsan T.S, Auradkar R. // Effect of silicon carbide particulate on cycli plastic strain response characteristics and fracture of aluminium alloy composites / Int.J.Fatigue.-1992, 14, № 6, c.2.

43. Чернышова Т.А., Панфилов A.B., Кобелева Л.И., Тылкина М.И. Управление структурой сплава алюминия посредством введения в расплав дисперсных частиц SiC // ФизХОМ, 1993, №3, с. 129-133.

44. Васильев В.В., Протасова В.Д., Боготин В.В. Композиционные материалы: Справочник. М. : Машиностроение, 1990, 512с.

45. Чернышова Т.А., Кобелева Л.И., Панфилов A.B., Корж Т.В. Структура межфазных границ и механическое поведение композиционного материала на основе алюминия, армированного частицами карбида кремния // Перспективные материалы, 1997, №1, с. 27 33.

46. Opportunities for new graphitic aluminium metal matrix composite / Warner A. E. M., Bell J. A. E., Stephenson T. K. // Mater. Sei. and Technol, 1998, 14, 9-10, c.843 850.

47. Патент №2171307. Композиционный материал антифрикционного назначения для работы в условиях ограниченной смазки / Чернышова Т.А., Кобелева Л.И., Болотова Л.К., Панфилов A.B., Панфилов A.A., Каллиопин И.К., Карагодов Ю.Д. Рег.27.07.2001

48. Шишкин Д.Н., Чернышова Т.А., Кобелева Л.И. Влияние добавок скандия на структуру и свойства композиционного материала системы алюминиевый сплав частицы карбида кремния. ФХОМ, 1999, №5, с. 85 -90.

49. Нуждин A.A. Порошковые материалы в условиях трения и износа // Итоги науки и техники, том 4, 1990, с. 3 63.

50. Чернышова Т.А., Кобелева Л.И., Болотова Л.К., Калашников И.Е. Трибологические характеристики алюмоматричных композиционных материалов, упрочненных наноразмерными наполнителями. Трение и износ, 2005, том 26, №4, с.446 450.

51. Topical meeting of the European Ceramics Society. Nanoparticles, Nanostructures and Nanocomposites. Book of Abstracts. St / Petersburg: YVM Co Ltd. - 2004.

52. Microstructure and tensile properties, of sgueeze cast SiC particulate reinforced Al Si ally / Karnezis P.A., Durrant G., Cantor B. // Mater. Sci. and Technol, 1998, 14, № 2, 97 -107.

53. Бернштейн. M.Л., Морозова Т.В. Текстурные превращения при термомеханической обработке // Металловедение и термообработка металлов, 1988, №2 с. 7 -10.

54. Dutta В., Samajdar I., Surappa М.К. Particle redistribution and matrix microctructure evolution during hot extrusion of cast SiCp reinforced aluminium alloy matrix composites // Material Sci. and Technol, 1998, №1, c. 36 -46.

55. B. Dodd, .Y. Le Petitcorps Cold plastic formability of aluminium based MMC // Key Engineering Materials, Vols 127 131, 1997, p 517 - 524.

56. Opportunities for new graphitic aluminium metal matrix composite / Warner A. E. M., Bell J. A. E., Stephenson T. K. // Mater. Sci. and Technol, 1998, 14, 9-10, c.843 850.

57. Эволюция металлических материалов в XXI веке / по обзору зарубежных публикаций в Ж. Литейное производство // Foundry Management & Technology, 1999, Ноябрь, с. 32-35.

58. Горбунов П.З., Галь В.В. Перспективные дисперсно-упрочненные композиционные материалы // Производственно-технический опыт, 1993, №1-2, с. 81-84.

59. Не Т.Г., Ся К., Лэнгдон Т.Г. Механические свойства при повышенных температурах КМ с алюминиевой матрицей, упрочненных дискретными включениями SiC // Современное машиностроение, 1989, №1, с. 10-16.

60. Семенов Б.И. Приоритетные технологии материалов, идеологии конструирования и производства изделий в XXI веке //Технология металлов, 2001, №7, с. 5-8.

61. Degister Н.Р., Kaufman H., Leitner H. The production of particle reinforced aluminium components for automotive applications JSATA. Proc. 26 Jut.

62. Symposium on Automotive technology and Automation. Aachen. Germany, 1993, pp. 525-532.

63. Microstructure and tensile properties of sgueeze cast SiC particulate reinforced Al Si ally / Karftezis P.A., Durrant G., Cantor B. // Mater. Sei. and Technol, 1998, 14, № 2, 97 -107.

64. Федорченко И.М. Тенденции создания KM для оснащения узлов трения // Порошковая металлургия, 1992, №5. с.89-94.

65. Буше H.A., Копытко В.В. Совместимость трущихся поверхностей. М.: Наука, 1981, 128 с.

66. Рапорт JI. С., Рыбакова JI. М. Влияние структурного состояния поверхностных слоев на процессы трения и изнашивания // Трение и износ, 1987, Т.8, №5, с. 888-894.

67. Семенов Б.И., Семенов А.Б., Агибалов С.Н., Никитин С.Н. Лапшинов*

68. Ю.П., Миронова Л.М. Моделирование триботехнического процесса сухого трения пары "алюмоматричный композит накладка тормоза". Материаловедение, 1999, №1, с.34-37.

69. Бернштейн М.Л. Структура деформированных металлов.- М.: Металлургия, 1977, 432с.

70. Красильников H.A. Влияние интенсивной пластической деформации на структуру и свойства материалов // Сб. «Критические технологии и фундаментальные проблемы физики конденсированных сред». -Ульяновск, 2001, с. 208-229-1

71. Красильников H.A. Формирование ультрамелкозернистой структуры в материалах после интенсивной пластической деформации // Вестник УГАТУ, Уфа, №1 (3). 2001, с.207-211.

72. Красильников H.A. Влияние степени интенсивной деформации и нагрева на эволюцию структуры медного композита / Амирханов Н.М., Исламгалиев Р.К., Валиев Р.З. // Известия вузов. Цветная металлургия. Т.45.-2002, с. 15-22.

73. Chuvildeev V.N., Nieh T.G., Gryaznov M.Yu, Kopylov V.l., Sysoev A.N. Superplasticity and internal friction in microcrystalline magnesium alloys processed by ECAP. Scripta Materialia, 2004, Vol.50, №6

74. Чувильдеев В.Н., Копылов В.И., Нохрин A.B., Макаров И.М. Аномальный рост зерен в нано и микрокристаллических металлах, полученных методами РКУ-прессования. Часть И. Модель. Материаловедение, 2003, №5, с. 12-23.

75. Гусев А.И., Ремнель A.A. Нанокристаллические материалы. М.: Физматлит, 2000, 224 с.

76. Валиев Р.З., Александров И.В. Наноструктурирование металлов, полученных интенсивной пластической деформацией. М.: Логос, 2000, 272с.

77. Проблемы нанокристаллических материалов. Сборник научных трудов. Екатеринбург: УрО РАН, 2002. 579с.

78. Heilmann I.,Clark W.A., Rigney D.A. Orientation determination of subsurface cell generated by sliding. Acta Metallurgica, 1983, v. 31,№ 8, p. 1293-1305.

79. Коршунов Л.Г., Черненко Н.Л. Структурные превращения при трении и износостойкость сплавов системы Fe Мп, содержащих в мартенсит. ФММ, 1987, т. 63, Вып. 2, с. 319-328

80. Алюминиевые сплавы / отв. ред. X. Нильсен, В. Хуфиагель, Г. Ганулис (пер. с нем.).- М.: Металлургия, 1979, 680 с.

81. Лобарский Н.М., Палатник Л.С. Металлофизика трения. М.: Металлургия, 1976, 176с.

82. Карасик И.И. Прирабатываемость материалов для подшипников скольжения. М.: Наука. 1978. 136 с.

83. Зайцев А'.К. Основы учения о трении, износе и смазке машин. М. - Л.: Машгиз, 1947, 203с.

84. Астрощенко Э.С., Розен А.Е., Голованова Н.В. Разработка научных основ формирования структуры и свойств КМ с улучшенными свойствами, полученного взрывным прессованием / Материаловедение, 1998, №4, с. 26-30.

85. Горбунов П.З., Галь В.В. Перспективные дисперсно-упрочненные композиционные материалы // Производственно-технический опыт, 1993, №1-2, с. 81-84.

86. Не Т.Г., Ся К., Лэнгдон Т.Г. Механические свойства при повышенных температурах КМ с алюминиевой матрицей, упрочненных дискретными включениями SiC // Современное машиностроение, 1989, №1, с. 10-16.

87. Семенов Б.И. Приоритетные технологии материалов, идеологии конструирования и производства изделий в XXI веке // Технология металлов^ 2001, №7, с. 5-8. .

88. Ranganath S. Areview on particulate reinforced titanium matrix composites //J. Mater.Sei. 1997. V. 32. № 1, p. 1 - 16.

89. Keiner K.U. Die Partikeln und die Fasern for Metall-Matrixc

90. Verbundwerkstoffe // Metallishe Verbundwerkstoffe. Wien: DGM Verlag, 1993, s. 43 -58.

91. Костецкий Б.И., Носовский И.Г., Караулов A.K. Поверхностная прочность материалов при трении. Киев: Техника, 1976, 296 с.

92. JIarace X., Ллойд Д.Дж Микроструктурный анализ KM Al-SiC Canadian Metallurgical Quarlirly, 1989, №28, p. 145-152.

93. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. М.: Машиностроение, 1990, 493 с.

94. Колачев А.П., Ливанов В.А., Елагин В,И. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1981,415 с.

95. Колобнев И. Ф. Термообработка алюминиевых сплавов. М.: Металлургиздат, 1961, 416 с.

96. Microstructure and tensile properties of sgueeze cast SiC particulate reinforced Al Si ally / Karnezis P.A., Durrant G., Cantor B. // Mater. Sei. and Tecbiol, 1998, 14, № 2, 97 -107.

97. Kevorkijan V.M., Cost A. Effective Foundry Method for the Preparation of Structural Grade Discontinuously Reinforced AlMCs. Proc.ICCM-11, Australia, 1997, v.III, p. III-43-III-52.

98. Cui Chunxiang, Wu Renjie. Fabrication of in-situ Reacted AIN-TiC/Al Composite. Proc. ICCM-10, Canada, 1995, v. И, p. II-153-II-159.

99. H. Fukunaga, K. Kajikawa, T. Kakehi. Fabrication of MMCs by Reaction Squeeze Casting.Proc.3 Jap. Intern. SAMPLE Symp., 1993,1, p. 931-936.

100. Панфилов A.A., Панфилов A.B., Чернышова Т.А., Кобелева Л.И.,

101. Чернышова Т.А, Калашников И.Е, Болотова Л.К, Кобелева Л.И. Получение алюмоматричных композиционных материалов сноразмерными модификатбрами методами жидкофазного совмещения.

102. Физика и химия обработки материалов, 2006, №1, с. 85 90.

103. Шарапова О.М, Геращенко И.И, Нагорный В.М, и др.1 Способ получения алюминиевых сплавов. A.C. СССР 1663039. МКИ, С22 №4398109/02, заявл. 23.03.88 опубл. Б.И. №26, 15.07.91.

104. Уваров В.В, Дроздов И.А, Боднарчук Д.А. Об использовании легирующих таблеток при выплавке алюминиевых сплавов / Сб. Научных трудов Всероссийского Совещания материаловедов России / Ульяновск.: типография УлГТУ, 2006, с.81-85.

105. Курганова Ю.А, Чернышоба Т.А. Разработка порошковых брикетов для изготовления литых композиционных материалов // Физика и химия обработки материалов, 2007, №3, с. 57-61.

106. Методы ' испытания и оценки служебных свойств материалов для подшипников скольжения / Отв. ред. М.М. Хрущев. М.: Наука, 1972, 188 с.

107. Куксенова Л.И., Рыбакова Л.М. Влияние модифицирования поверхности на износостойкость материалов // IV собрание металловедов России, сентябрь, 1998, с. 3-4.

108. Кузнецов Д.В., Дзудзугури Э.Л., Левина В.В., Сидорова E.H. Исследование фазового состава структуры и размерных характеристик Fe-Mo ' ультрадисперсных композиций // Всероссийская научно-техническая конференция. Москва, 17-18 ноября 1998г, с. 30-31.

109. Рыбакова Л.М., Куксенова Л.И. Структура и износостойкость металла. -М.: Машиностроение; 1982, 212с.

110. Куксенова Л.Н., Рыбакова Л.М., Лаптева В.Г. Задачи инженерии поверхности при формировании износостойкого структурного состояния // МиТОМ, 1999, № 7, с.41 48.

111. Физическое металловедение / Под ред. Р.У.Кана и П. Хаазена, т. 2, 1976, с. 546-560.

112. Моримото Т., Ямоока Т., Лилхолт Н., Тая М. Установившаяся ползучесть КМ нитевидные кристаллы SiC/Al сплав 6061 при температуре 573К // Современное машиностроение, 1989, №1, с. 2-7.

113. Чернышова Т.А., Кобелева Л.И., Корж Т.В. Оценка межфазного взаимодействия матрицы и наполнителя композиций алюминий-частицы SiC по характеру разрушения // Физика и химия обработки материалов, 1994, №4-5, с. 144.

114. Effect of deformation and ceramic reinforcement on work hardening behavior of hot extruded2124 Al-SiC metal matrix composites / Goswami R.K.,Dhar Ajay, Srivastava A.K., Gurta Anil K. // J. Compos. Mater, 1999, 33, № 13, c.l 160 -1172.

115. F. Eisenkolb Die nevure Entwicklung der Pulvermetallrgie VEB. Berlin, 1965.

116. Методы. испытания и оценки служебных свойств материалов для подшипников скольжения / Отв. ред. М.М.Хрущев. М.: Наука, 1972, 188 с.

117. Физическое металловедение / Под ред. Р.У.Кана и П. Хаазена, т. 2, 1976, с. 546-560.

118. Чернышов Г.Г., Рыбачук A.M., Чернышова Т.А., Кобелева Л.И., Болотова Л.К. Влияние термического цикла дуговой сварки на стуктуру и свойства сварных швов дисперсно наполненных металлокомпозитов. Сварочное производство, 2001, №11, с.7-13.

119. Коберник Н.В., Чернышов Г.Г., Ашкинази Е.Е., Чернышова Т.А., Кобелева Л.И. Структура и свойства композиционных покрытий, полученных сваркой взрывом. Физика и химия обработки материалов, 2006, №3, с. 57 62.

120. Коберник Н.В., Бродягина И.В., Чернышов Г.Г., Чернышова Т.А. Аргонодуговая наплавка дисперсно-упрочненных алюмоматричных композиционных материалов. Физика и химия обработки материалов, 2005, №4, с. 67-71.

121. Справочник металлиста в 5 томах. Т.2 / Под ред. А.Г.Рахштадта, В.А. Бострема. -М.: Машиностроение, 1976, 720 с.

122. Методы испытания и оценки служебных свойств материалов для подшипников скольжения / Ответственный ред. М.М.Хрущев. М.: Наука, 1972, 188 с.

123. Ксеневич И.П. Триботехника и проблемы прикладной механики наземных мобильных машин // Приводная техника 2003. - 45, №5. -С.2-5

124. Booser Е. R., Scott К. N., Wilcock D. F. Compatibility testing of bearing materials. Conf. On lubrication and Wear. Inst. Mech. Engrs. London, 1957.

125. Sliding wear response of an A1 Cu alloy the influence of SiC particle reinforcement and test parameters / Prasad В. K., Jha A.K., Modi O.P., Das S., Dasgupta R., Yegneswaran A.N. // J.Mater. Sci. Lett.- 1998.-17, № 13, p. 1121-1123.

126. Booser E. R., Scott K. N., Wilcock D. F. Compatibility testing of bearing materials. Conf. On lubrication and Wear. Inst. Mech. Engrs. London, 1957.

127. Гарбар И.И. О структуре и строении поверхностных слоев сопряженных материалов трущихся пар // Трение и износ, 1990, Т. 11, №4, с. 581-590.

128. Бакли Д. Поверхностные явления при адгезии и фрикционном взаимодействии. М.: Машиностроение, 1986, 360 с.

129. Валиев З.Р., Исламгалиев Р.К. Структура и механическое поведение поведение в ультрадисперсных металлах и сплавах, полученных интенсивной пластической деформацией // ФММ, 1998, т.85, №3. с. 161177.

130. Morris D.G., Morris М.А. Microstructure and strength of nanocrystalline copper prepared by mechanical alloying // Acta Met. 1991. vol. 39, №8. p. 1763-1770.

131. Столяров И.И., Ромашкин В. А., Суслов A.A., Михаленко Ф.П. Холодная листовая и объемная штамповка в ОАО "Заволжский моторный завод" // КШП ОМД , 2000, №12, стр. 11-15.

132. Лагунов B.C., Милушев Э.Х., Лагунов Д.В. Композиционные триботехнические материалы и технология их изготовления // Машиностроитель, 1997, № 9, с. 2 6.ты

133. Бернштейн M.J1, Морозова Т.В. Текстурные превращения при термомеханической обработке // Металловедение и термообработка металлов, 1988, №2 с. 7 -10.

134. Справочник по термомеханической и термической обработке металлов / М.Е. Смагоринский, А.А. Булянда, С.В.Кудряшов . СПб.: Политехника, 1992, 416 с. .

135. Технологические процессы в машиностроении / С.И.Богодухов, Е.В.Бондаренко, А.Г.Схиртладзе, Р.М.Сулейманов, А.Д.Проскурин. Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2005. 792с.

136. Effect of deformation and ceramic reinforcement on work hardening behavior of hot extruded2124 Al-SiC metal matrix composites / Goswami R.K,Dhar Ajay, Srivastava A.K, Gurta Anil K. // J. Compos. Mater, 1999, 33, № 13, c.l 160 -1172.

137. Лившиц Б.Г. Металлография. M.: Металлургиздат, 1963. 422с.

138. Бернштейн М.Л, Морозова Т.В. Текстурные превращения при термомеханической обработке // Металловедение и термообработка металлов, 1988, №2 с. 7 -10.

139. Справочник по термомеханической и термической обработке металлов / М.Е. Смагоринский, А.А. Булянда, С.В.Кудряшов . СПб.: Политехника, 1992, 416 с.

140. Материаловедение и технология металлов: учебник для вузов / под ред. Г. П. Фетисова. 4-е изд, испр. - М.: Высш. шк, 2006. - 862 е.: ил. -ISBN 5-06-004418-1.

141. Колобнев И. Ф. Термообработка алюминиевых сплавов. М.: Металлургиздат, 1961, 416 с.

142. Kim T.S:, Kim Т.A., Oh К.Н, Lee H.I. Precipitation characteristics of SiC reiforced Al-Cu-alloy// Proc. The Korea-Japan Metals Symposium on Composite Materials, 1988, p.47-59.

143. Vaidya R.U., Xu Z.R., Li X., Chawla K.K., Zurek A.K. Ageing response and mechanical properties of a SiC/Al-Li (8090) composite // Journal of materials science 29, 1994, pp. 2944-2950.

144. R.U.Vaidya, Z.R.Xu, X.Li, K.K.Chawla, A.K.Zurek Ageing response and mechanical properties of a SiC/Al-Li (8090) composite. Journal of Materials Science 29 (1994) 2944-2950.

145. Асташкевич Б.М., Епархин O.M. Влияние микростроения и напряженного состояния н& изнашивание закаленных гильз цилиндров ДВС// Вестник машиностроения, 1996, №2, с. 5 7.

146. Иванов В.В. В кн.: Применение поверхностного наклепа для увеличения службы деталей машин. Труды ЦНИИТ МАШ т. 2 М., издание ОНТИ ЦНИИТ МАШ, 1959 с. 67-75.

147. Карабеков М.М., Колев К.С. Метод исследования влияния сжимающих напряжений на износостойкость // Заводская лаборатория, 1976, №3, с. 332-334.

148. Морковкин А.В., Петухов Ю.В. Повышение трещиностойкости изделий при использовании слоистых конструкций // Технология металлов, 2003, №4, с.7-10.

149. Кобелев А.Г., Потапов И.Н., Кузнецов Е.В. Технология слоистых металлов. М.: Металлургия, 1991, 248 с.

150. Коберник Н.В. Аргонодуговая наплавка композиционных материалов системы Al-SiC. Известия ВУЗов, 2008', №2, с. 74 80.

151. Голованенко С.А. Сварка прокаткой биметаллов М.: Металлургия, 1997,160с.

152. Трочков Ю.П., Гуревич Л.М., Гурулев Д.Н. Диффузионные процессы при нагреве Ti-Al композита// Сварочное производство, 2000, №12, с.19-21.

153. Глезер М.Д., Бутанов С.В. Сергеев М.В., Кокошвилли Н.Н. Справочник по металлам и металлическим полуфабрикатам, применяемым вавиапромышленности. M.: Государственное издание оборонной промышленности. 1957г. 471с

154. Исследования в области измерения твердости // Труды метрологических институтов СССР, выпуск 911151 / Под. Ред. Б.И. Пилипчука. M -Ленинград: 1967, 189с.

155. Потанин С.Л. Структура, свойства и опыт применения силуминов для поршней автотракторных дизелей // Сб. материалов IV собрания металловедов России, 23-24 сентября 1998, Пенза, с. 57.

156. Ни С.,' Baker T.N. АА6061 Al-SiCp Surface MMCs Produced by Laser Processing. Proc. of X Intern. Conf. on Composite Materials, Vol.11: Metal Matrix Composites. Canada. 1995, p.183-190

157. Чернышова Т.А. Проблемы создания сварных конструкций из композиционных материалов. В сб. "Новые металлургические процессы и материалы". -М.: Наука, 1991, с.142-149

158. Рябов B.P., Муравейник A.H., Бондарев A.A., Полькин И.С., Конкевич В.Ю., Трубкина Е.М. Исследование структуры сварных соединений дисперсно-упрочненного алюминиевого сплава. Технология легких сплавов. 1999, №1-2, с.139-144.

159. Волокнистые композиционные материалы с металлической матрицей / М.Х.Шоршоров, В.И.Костиков, Т.А.Чернышова и др./ Под ред. М.Х.Шоршорова. М.: Машиностроение, 1981. 272 с

160. Рябов В.П., Вакуленко С.А. Сварка композиционных материалов на алюминиевой основе. Киев: Знание, 1987. 16с

161. Чернышова Т.А., Шишкин Д.Н., Кобелева Л.И., Болотова Л.К. Оценка равномерности распределения армирующей фазы в дискретноупрочненных композиционных материалах по методу мозаик Дирихле. Материаловедение, 2000, №11, с.24-28.

162. Parwaiz A.A. Khan, Anand J. Paul/ High speed Joining of Aluminum Metal Matrix Composites using Continuous Wave and Pulsed Lasers. Proc. of Symp. "Joining and Adhesion of Advanced Inorganic Materials", April 12-14. 1993, San Francisco, p. 137-142.

163. Busch W.B., Teke M.Schweiben von Metall-Matrix-Verbundwerkstoffen and Aluminium- und Magnesium-Basis. Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde. DGM-Verlag. 1996.S. 137-140.

164. Технология изготовления композита TiC Al / Birol Yucel // J. Mater. Sei.- 1999, 34, № 7, с. 1653 - 1657.

165. Крейдер К. Композиционные материалы с металлической матрицей, т.4. М.: Машиностроение, 1978, 503с.

166. Шмаков Ю.В., Зенина М.В., Рябов Н.В. Современное состояние и дальнейшее развитие поршневых сплавов на алюминиевой основе // Литейное производство, 2000, № 11, с. 3 4.

167. Гриб В.В., Лазарев Г.Е. Лабороторные испытания материалов на трение и износ. М.: Наука, 1968, 141 с.

168. Хрущов М. М. Современные теории антифрикционности подшипниковых сплавов / Сб. Трение и износ в машинах. М.: Из -во АН СССР, 1950,360 с.

169. Болховитинов Н.Ф. Металловедение и термообработка. М.:1. Машгиз, 1961,465 с.

170. Сорокин Г.М., Бобров С.Н. Основы выбора сталей по результатам испытаний на изнашивание // МиТОМ, 1998, №2, с. 32-48.

171. Хрущов М.М.- В кн.: Методы испытания и оценки служебных свойств материалов для подшипников скольжения. -М.: Наука, 1972, с. 5-10.

172. Рыбакова Л.М. Рентгенографическое исследование структуры поверхностных слоев пластически деформированного металла // МиТОМ, 1995, №7, с.18-21.

173. Сосновский JI.A. Экспериментальные основания трибофатики // Проблемы прочности, 1997, №3, с.74-82.

174. Лобарский Н.М., Палатник Л.С. Металлофизика трения. М.: Металлургия, 1976, 176с.

175. Зайцев А.К. Основы учения о трении, износе и смазке машин. М. - Л.: Машгиз, 1947, 203с.

176. Смирнов' В.А. О толщине пленок фрикционного переноса и их эффективности // Трение и износ. 1988. Т.9, №1, с. 159-162.

177. Асташкевич Б.М. Трибологические аспекты изнашивания деталей цилиндропоршневой группы // Трение и износ, 1995, Т. 16, №1, с. 92-98.

178. Федорченко И.М. Тенденции создания КМ для оснащения узлов трения // Порошковая металлургия, 1992, №5, с. 89 94.

179. Боуден Ф.П., Тейбор Д. Трение и смазка твердых тел. -М.: Машиностроение, 1968, 540 с.

180. Епархин О.М., Косарева Н.В., Лавренов И.В. Металловедческие аспекты повышения износостойкости гильз цилиндров / Вестник Ярославского государственного технического уиверситета, 1999, №2, с. 117-121.

181. Костецкий Б.И., Натансон М.Э., Бершадский Л.И. Механо-химические процессы при граничном трении. М.: Наука, 1972, 172 с.

182. Буше H.A. Захаров С.М. Подшипники скольжения: состояние, проблемы и способы их решения // Машиностроитель, 1997, № 9, с. 2-6.

183. Ксеневич И.П. Триботехника и проблемы прикладной механики наземных мобильных машин // Приводная техника, 2003, №5, с. 2 5.

184. Алпас А.Г., Эмбури Дж.Д Поведение при скольжении и абразивном износе КМ с матрицей ' из Алюминиевых сплавов, упрочненных керамическими кристаллами SiC // Scripta Metallurgica et Materialf, 1990, № 29 p. 9.30-935.

185. Opportunities for new graphitic aluminium metal matrix composite / Warner A. E. M., Bell J. A. E., Stephenson T. K. // Mater. Sei. and Technol, 1998, 14, 9-10, C.843 850.

186. Асташкевич Б.М., Епархин О.М. Влияние микростроения и напряжейного состояния на изнашивание закаленных гильз цилиндров ДВС// Вестник машиностроения, 1996, №2, с. 5 7.

187. Карабеков М.М., Колев К.С. Метод исследования влияния сжимающих напряжений на износостойкость // Заводская лаборатория, 1976, №3, с. 332-334.

188. Иванов В.В. В кн.: Применение поверхностного наклепа для увеличенияслужбы деталей машин. Труды ЦНИИТ МАШ т. 2 М., издание ОНТИi1. ЦНИИТ МАШ, 1959 с. 67-75.

189. Гаркунов Д.Н. Триботехника (Износ и безызносность) М.: Изд. МСХА,2001 ., 616 с.

190. В.Н. Лясников. Проектирование электроплазменных технологий и автоматизированного оборудования / В.М. Таран, С.М. Лисовский, A.B. Лясникова-М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005.-206 с.

191. Лясников В.Н., Большаков А.Ф., Емельянов B.C. Плазменное напыление: Саратов: Изд - во Сатаровского университета, 1992. - 164 с.

192. Лясников В.Н., Украинский B.C., Богатырев Г.Ф. Плазменное напыление покрытий в производстве изделий электронной техники. Изд во Саратовского университета, 1985. - 200 с.

193. Лясников В.Н. Комплексные исследования функциональных плазменных покрытий, разработка оборудования технологии и внедрения их в серийное производство ЭВП: Дис. д.т.н. М., 1987. - 345 с.

194. Кудинов В.В. Плазменные покрытия. М: Наука, 1977. - 184 с.

195. Жуков М.Ф., Коротеев A.C., Урюков Б.А. Прикладная динамикатермической плазмы. Новосибирск: Наука, 1975 - 267 с.

196. Watson V.R. Comparation of Detailed Numerical Solutions with simplified theories for the Characteristics of the Constricted ARS plasma generatorproceeding of the 1965 heat transter und fluid Mechanics institute of Los Ahgelos.

197. Beyerlein Lothar. Plasma spitzanlage aus der DDR. bauirnheiten und ihre Anwendung. Schweisstechnik, 1980, 30, №12, s. 541 - 543.

198. Донской A.B., Клубникин B.C. Электроплазменные процессы и установки в машиностроении. JL: Машиностроение, 1979. - 221 с.

199. Казакевич Г.С. Основные механизмы упрочнения металлических матриц различными фазами-упрочнителями в композиционных материалах.

200. N. Axen, I.M. Hutcings Abrasive wear and friction behaviour of composites - Materials Science and Technology. September. 1996. vol/12 p 757-765.

201. Гаврилин И.В, Панфилов A.B./ / Науч. тр. ГПЦ. Горький, 1984. 3437 с.

202. Б.Н. Арзамасов, А.И. Крашенинников, Ж.П.Пастухова, А.Г. Рахштадт. -Учебник для вузов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1994. - 366 с.

203. Материаловедение: Учебник для высших технических учебных заведений. Б.Н. Арзамасов, И.И. Сидорин, Г.Ф. Косолапов и др.; Под общ. Ред. Б.Н. Арзамасова. 2-е изд., испр. и доп. - М.: Машиностроение, 1986. - 384 с.

204. Лабораторный практикуй по материаловедению и технологии композиционных материалов/ Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. Новочеркасск: ЮРГТУ, 2002. 77 с.

205. Исследование тонкой структуры металлов: Сборник лабораторных работ / Сост.: Т.В. Люлькина, Ю.А. Курганова. Ульяновск, 1997, 40 с.

206. Основы физического металловедения: учебное пособие / Ю.А.Курганова, О.В.Мищенко. Ульяновск, 2007, 120 с.

207. Металлофторопластовые втулки подшипников. Информлисток № 81 65 ТНД ГОСИНТИ.

208. О 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20ш Е Е о О- Ю СО ^f ф (D О Ю/Г N СО Oí CD <М СО 00 СОя со" о" О) г-" со" en" Т-" со" а>" о" а>" аГ аГ аГ т-~ in ■sr" о" со"о СМСМч-СМч-т-СМт-ч-СМч-ч-ч-СМ-г-СМСМСМСМСМ

209. X СМ "Ч" TT СОСМ я ю" см" Ö" см" СО" О)"5 СМ СМ СМ СМ т- то q со см со

210. Т-" о" о" см" о" Т-" ai см см см см см см

211. N CD N 00 о Ю со" аГ -г-" со" т-~ г-" СМ г- см см см см см1. V0-а1. Ol