Антифрикційний композиційний матеріал

Антифрикційний композиційний матеріал на основі міді, що містить кремній, тверду змащувальну речовину, який відрізняється тим, що він додатково містить нікель, алюміній, а як тверду змащувальну речовину він містить фторид кальцію при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: нікель 4,0-6,0 алюміній 7,0-10,0 кремній 0,5-0,8 фторид кальцію 5,0-8,0 мідь решта. (19) (21) u200812686 (22) 29.10.2008 (24) 25.03.2009 (46) 25.03.2009, Бюл.№ 6, 2009 р. (72) РОЇК ТЕТЯНА АНАТОЛІЇВНА, UA, ГАВРИШ АНАТОЛІЙ ПАВЛОВИЧ, UA, ГАВРИШ ОЛЕГ АНАТОЛІЙОВИЧ, UA, ХОЛЯВКО ВАЛЕРІЯ ВІКТОРІВНА, UA, ВІЦЮК ЮЛІЯ ЮРІЇВНА, UA, МЕЛЬНИК ОЛЕНА ОЛЕКСІЇВНА, UA (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ "КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ", UA 3 у захисному середовищі протягом 3 год. з метою виділення зміцнюючих фаз. Нікель разом з кремнієм зміцнюють металеву основу матеріалу, утворюючи легований α- твердий розчин на основі міді, що підвищує комплекс механічних властивостей, які в умовах високих навантажень і швидкостей обертання позитивно впливають на працездатність вузла тертя. Наявність у матеріалі підвищеного вмісту кремнію знижує схильність його до схоплювання і переносу на спряжену контактуючу поверхню. Нікель окрім підвищення зміцнюючих властивостей матеріалу сприяє підвищенню корозійної стійкості та жароміцності за рахунок утворення інтерметалідів, що не містять міді і виділяються з твердого розчину при старінні - Ni3Al. Присутність у запропонованому матеріалі алюмінію у кількості до 10 % обумовлює утворення при температурах старіння γ 2 - фази (Сu32Аl19), яка є наслідком розпаду β- фази (Сu3Аl) за схемою: β→α+γ 2(Сu32Аl19). Утворена інтерметалідна γ 2 - фаза має високу твердість, що забезпечує збільшення зносостійкості і підвищення антифрикційних властивостей матеріалу. Наявність у складі матеріалу твердого мастила - фториду кальцію, який не реагує хімічно з компонентами матеріалу, сприяє підвищенню антифрикційних властивостей за рахунок утворення під час роботи змащувальної плівки на робочих поверхнях. Така плівка має високу адгезію до матеріалу основи і оберігає тертьові поверхні від металевого контакту, витримуючи високі навантаження. Антифрикційні властивості визначали на повітрі на машині тертя М-22М по схемі вал-вкладень при швидкостях обертання 12000 об./хв. та 20000 об./хв., навантаженнях 0,1 та 18,0 МПа в парі з контртілом зі сталі 20Х (ГОСТ 5632-72) з твердістю HRC 54-55. У таблиці наведено склади запропонованого антифрикційного композиційного матеріалу (склади 2-4), склади, що виходять за межі запропонованого складу компонентів (склади 1, 5), а також антифрикційні властивості зазначених складів у порівнянні з властивостями найближчого аналогу порошкового антифрикційного матеріалу (склад 6). 40139 4 Наведені у таблиці дані свідчать, що наявність нікелю, алюмінію та фториду кальцію у складі запропонованого антифрикційного композиційного матеріалу на основі міді забезпечує надання йому більш високих антифрикційних властивостей при високих швидкостях обертання з одночасною дією високих навантажень у порівнянні з найближчим аналогом [1]. При вмісті компонентів матеріалу за межами запропонованого (склади 1, 5) антифрикційні властивості знижуються. Для матеріалу складу 1 це пояснюється недостатньою кількістю нікелю та алюмінію для забезпечення утворення зміцнюючих фаз в структурі матеріалу, що викликає незначне зміцнення композиту і, відповідно, зменшення його опору стиранню і схоплюванню. Фторид кальцію у такій кількості (4,0 мас. %) не забезпечує мінімальні витрати на тертя та знос, оскільки поєднання високих навантажень і швидкостей обертання та механічних властивостей несучої частини матеріалу (як одної з його структурних складових) і твердого мастила (як другої його структурної складової), не забезпечують безперервного утворення і намазування на робочих поверхнях захисних розділювальних плівок. Матеріал складу 5 має підвищений вміст компонентів, зокрема, Ni і Аl , які сприяють суттєвому підвищенню твердості при різкому зниженні пластичності матричної основи, а при цьому високий вміст CaF2 (10,0 мас. % ), як непластичної домішки, значно знижує міцність композиту у цілому. Це призводить до зниження конструкційної міцності матеріалу, його окрихчення, і, як наслідок, до зменшення його опору зношуванню. Запропонований антифрикційний композиційний матеріал може використовуватись для виготовлення самозмащувальних підшипників ковзання, втулок, вкладнів і т.д., що працюють при високих швидкостях обертання і високих навантаженнях, зокрема, у вузлах тертя об'єктів приладо- і машинобудування, енергетики, наприклад, у вузлах тертя високообертового відцентрового обладнання, електродвигунів, редукторів, поліграфічної техніки. Література 1. Патент України №72823 С2, С22С9/02, 15.04.2005 5 Комп’ютерна верстка І.Скворцова 40139 6 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601