Досліджено вплив температури (до 600 °C) на триботехнічні характеристики литого макрогетерогенного композиційного матеріалу (ЛКМ), що складається з мідних сплавів, армованих сталевими гранулами. Описано механізм спрацювання ЛКМ, які мають експлуатаційні характеристики у високонавантажених вузлах тертя в 2 - 5- раз вищі, порівняно з традиційними мономатеріалами.

Досліджено вплив морфології структурних складових, їх властивостей на фізико-механічні характеристики литих композиційних матеріалів (ЛКМ) системи мідний сплав - сталеві гранули. Виявлено та проаналізовано індивідуальний вплив матричних сплавів та армуючих сталевих гранул на підвищення механічних, термофізичних та експлуатаційних властивостей ЛКМ. Описано ймовірні металофізичні механізми впливу фаз, підвищення довговічності та надійності роботи трибодеталей з ЛКМ за екстремальних умов експлуатації у порівнянні з традиційними моносплавами.

Досліджено змочування, адгезію та розтікання в системах рідкий мідний сплав - підложки залізовуглецевих сплавів за різних температур суміщення. Одержані результати проаналізовано з точки зору прогнозування властивостей макрогетерогенних композиційних матеріалів відповідних складів і будови.

Досліджено трансформацію структури поверхневих шарів макрогетерогенних литих композиційних матеріалів (ЛКМ) системи мідь - сталь у процесі тертя ковзання. Показано, що утворення на трибоконтакті міцної пластичної плівки, також гетерофазна структура підповерхневого шару Сан-Венана та глибинного матеріалу зумовлюють зниження інтенсивності зношування ЛКМ. Визначено кореляцію між величинами та співвідношенням мікротвердості фаз вихідної структури та зносостійкістю макрогетерогенного ЛКМ.

Розроблено теоретичні та технологічні засади виробництва, оптимізації складу, структури, експлуатаційних характеристик виливків з нових зносостійких литих композиційних матеріалів (ЛКМ) на базі мідних сплавів, армованих високомодульними сталевими гранулами, здійснено їх дослідно-промислове випробування та впровадження у практику. Вперше експериментально досліджено процеси контактної взаємодії фаз, які мають місце в макрогетерогенній системі рідкий матричний мідний сплав - тверді високомодульні сталеві гранули. Одержано температурні залежності зміни величин контактних кутів змочування коефіцієнтів розтікання та роботи адгезії, дифузійного перерозподілу легуючих елементів між фазами ЛКМ, швидкості просочення порових насадок. Методами математичного комп'ютерного моделювання й експерименту вивчено теплофізику та кінетику прогріву, твердіння й охолодження в системі ливарна форма - рідкий матричний сплав - пориста насадка - внутрішній стрижень для технологічних умов виготовлення типового трибовиробу ("втулки"). Визначено раціональні морфологічні характеристики структурних складових зносостійкого литого композита, які обумовлюють утворення в робочому шарі під час навантаження деталей ЛКМ тертям ковзання, оптимальних вторинних структур і стійкої захисної плівки на трибоконтакті. Доведено перспективність застосування правила Шарпі під час конструювання зносостійких макрогетерогенних литих композицій. Виявлено зменшення втрат під час зношування тертям ковзання за певного співвідношення мікротвердостей матричних мідних сплавів і сталевих армувальних гранул.

Індекс рубрикатора НБУВ: К233.104

Рубрики:

Стани та структура алюмінію та його сплавів

Шифр НБУВ: Ж14768 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Наведено результати досліджень щодо розробки і вдосконалення технологій виробництва металоматричних композиційних матеріалів на основі алюмінієвих та мідних сплавів, ливарних процесів поєднання композиційних складових та дослідження структури і властивостей литих композитів.

Встановлено умови підвищення властивостей сплавів алюмінію з елементами, що утворюють алюмініди, обробкою постійними магнітними полями. Досліджено їх дію, як на нерухомий розплав, так і той що рухається, у періоди охолодження і тверднення. Визначено перспективи розроблених технологічних процесів, які пов'язані з економією, екологічною безпекою, відсутністю додаткових енергозатрат і електрообладнання.

Досліджено закономірності одержання композиційних матеріалів на мідній основі зі зміцнюючою складовою у вигляді ендогенних глобулярних залізистих включень, що утворюються внаслідок розшарування у разі контактної взаємодії розплаву з компонентами систем "Fe - Cu - C" та розподіляються в об'ємі виливка завдяки градієнту концентрації заліза в рідкій фазі мідного розплаву. Показано, що основними факторами впливу на кількість розшарованої залізовмісної рідини, що розподілена в мідному розплаві, є співвідношення кількості вуглецю у сталевих пластинах та термочасових параметрів ізотермічної витримки. Встановлено, що на мікроструктурі зразків чітко виділяються три зони залізистих включень: зона з високим вмістом залізистих включень: від 0 до 200 мкм; зона "сталої" кількості включень - від 200 до 400 мкм; зона незначної кількості включень (до 10 %), абсолютна більшість яких зосереджена поблизу сталевої пластини з більшим вмістом вуглецю. Зміна термочасових параметрів ізотермічної витримки на розмір зон розподілу фактично не впливає. Прогнозовано перспективним є дослідження впливу на систему легуючих елементів, що входять до складу промислових мідних сплавах типу БрАЖ та БРОФ.

Досліджено закономірності одержання композиційних матеріалів на мідній основі зі зміцнюючою складовою у вигляді ендогенних глобулярних залізистих включень, що утворюються внаслідок розшарування у разі контактної взаємодії розплаву з компонентами систем "Fe - Cu - C" та розподіляються в об'ємі виливка завдяки градієнту концентрації заліза в рідкій фазі мідного розплаву. Показано, що основними факторами впливу на кількість розшарованої залізовмісної рідини, що розподілена в мідному розплаві, є співвідношення кількості вуглецю у сталевих пластинах та термочасових параметрів ізотермічної витримки. Встановлено, що на мікроструктурі зразків чітко виділяються три зони залізистих включень: зона з високим вмістом залізистих включень: від 0 до 200 мкм; зона "сталої" кількості включень - від 200 до 400 мкм; зона незначної кількості включень (до 10 %), абсолютна більшість яких зосереджена поблизу сталевої пластини з більшим вмістом вуглецю. Зміна термочасових параметрів ізотермічної витримки на розмір зон розподілу фактично не впливає. Прогнозовано перспективним є дослідження впливу на систему легуючих елементів, що входять до складу промислових мідних сплавах типу БрАЖ та БРОФ.

Досліджено вплив комплексних магнітно-динамічних вібраційних дій на розплави ливарних алюмінієвих сплавів АК7, АК12, АК12М2МгН під час одержання литих композиційних матеріалів, що армовані дисперсними частинками. Вивчено чотири способи введення в алюмоматричні сплави зміцнюючих частинок, оцінено їх ефективність і перспективність нових технологій. Визначено переваги та недоліки кожного з методів ведення частинок у розплави, сформульовано р екомендації щодо доцільності їх використання. Виконано оцінку рівномірності розподілу зміцнюючих частинок в металевій матриці, розмір міжфазної поверхні та ступінь змочування частинок алюмінієвим розплавом. Встановлено вплив зміцнюючих часток на процеси формування поверхонь тертя та трибологічні властивості матеріалів. Показано зниження зносу композиційних матеріалів у порівнянні з алюмінієвим сплавом АК7 в 1,3 - 1,4 разу за однакового коефіцієнта тертя. Збільшення тривалості електромагнітної обробки з вібрацією сприяє підвищенню зносостійкості КМ. Технологію, за якою змічнюючі частинки (розміром 160 - 200 мкм) вводять у розплав лігатурою, можна впроваджувати для виробництва деталей триботехнічного призначення. Оптимальним режимом комплексної обробки визначено: індукцію змінного магнітного поля МГД-обробки 0,07 - 0,09 Тл; амплітуду вібрації 0,4 - 0,5 мм, частоту 100 Гц; тривалість обробки не менше 6 хв. У разі такої технології розміри зміцнювана не можуть бути меншими 100 мкм, що ефективно підвищує і механічні властивості КМ, за рахунок модифікування литої мікроструктури в алюмінієвій матриці. Для одержання композиційних матеріалів з підвищеними функціональними властивостями доцільно застосовувати високоенергетичні впливи, що можуть ефективно подрібнити зміцнювач безпосередньо в розплаві без його окиснення або деградації, наприклад, плазмовою або лазерною обробками.