Композиційний антифрикційний матеріал

Реферат: Винахід належить до порошкової металургії, може знайти застосування у машинобудуванні, автомобілебудуванні, авіаційній промисловості. Заявлено композиційний антифрикційний матеріал, що містить мас. %: Fe-50-65, Аl2ТiО5-30-45. Технічним результатом є зменшення коефіцієнтів тертя, інтенсивності зношування, підвищення поверхневої міцності. UA 112004 C2 (12) UA 112004 C2 UA 112004 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до порошкової металургії, а саме до зносостійких композиційних антифрикційних матеріалів та покриттів, може бути використаний для виготовлення захисних покриттів деталей машин та механізмів, що працюють в умовах підвищеного зносу, великих швидкісних навантаженнях та агресивних середовищах. Існує композиція для детонаційно-газового напилення, що містить, мас. %: мідь 1,5-2,0; нікель 20,0-23,0; хром 13,0-15,0; дисульфід молібдену 4,0-4,5; цирконій 0,1-0,15; сурма 0,030,05; срібло 0,01-0,015; залізо - решта (Патент РФ № 2475554, МПК С22С33/02, 20.02.2013). Зазначений матеріал відрізняється оптимальними значеннями інтенсивності зношування, однак має низьку корозійну стійкість, як наслідок низьку ефективність при експлуатації в агресивних середовищах. Існує композиція антифрикційного матеріалу, до складу якого входить, мас. %: мідь 0,3-3,0; карбон 0,04-3,0; нікель 0,1-3,0; сірка 0,2-2,0; залізо - решта (Патент РФ № 2268440, МПК С22С33/02, 20.01.2006). До недоліків зазначеного матеріалу слід віднести низькі експлуатаційні показники при зростанні температури і тиску. Найбільш близьким технічним рішенням, вибраним нами за прототип, є зносостійкий матеріал, що містить мас. %: залізо 19,97-35,94; вольфрам 1,47-2,65; молібден 1,22-2,21; хром 1,03-1,85; ванадій 0,49-0,88; карбон 0,21-0,37; марганець 0,11-0,2; оксид алюмінію 0,5-1,5; мідь решта (Патент SU № 1632998А1, МПК С22С1/05, С22С9/05, 07.03.1991). Зазначений матеріал має високі фізико-механічні властивості, а саме коефіцієнт тертя 0,15, зносостійкість 5,7 мкм/км. В умовах ринкових відносин треба звертати увагу на наявність на території України сировини та її вартість. Тому, недоцільно використовувати даний матеріал, так як він містить дорогі компоненти - молібден, хром, вольфрам наявність яких обмежена на території країни. Задачею винаходу, є зниження коефіцієнта тертя, інтенсивності зношування та підвищення міцності покриттів шляхом додавання до заліза титанату алюмінію при оптимальному співвідношенні компонентів. Поставлена задача вирішується тим, що в композиційному антифрикційному матеріалі FeАl2ТіO5, компоненти знаходяться у такому співвідношенні, (мас. %): Fe 50-5 Аl2ТіO5 30-45. Причинно-наслідковий зв'язок між логічно упорядкованими співвідношеннями складу запропонованого матеріалу та сукупністю ознак винаходу і технічного результату очевидний із нижченаведеного опису. Як основа матеріалу, який заявляється, використовується залізо з додаванням титанату алюмінію (тіаліт). Тіаліт має високі антифрикційні властивості та використовується в даній композиції як добавка, яка має властивості твердого мастила, з низьким коефіцієнтом тертя та здатна працювати без втрати триботехнічних властивостей в умовах великих температур та навантажень. Запропонований матеріал може використовуватися як матеріал деталей машин і механізмів триботехнічного призначення, що працюють в умовах тертя при підвищених швидкіснонавантажувальних параметрах, а також для зносостійких покриттів напилених газотермічними методами. Матеріал одержують таким чином: вихідні порошки заліза і тіаліту змішують і розмелюють у відповідних співвідношеннях в планетарному млині протягом 6-8 годин. Суміш висушують в сушильній шафі, а потім просіюють. Середня величина частинок не перевищує 45-60 мкм. Зразки одержують методом гарячого пресування в графітових прес-формах в температурному інтервалі 920-1020 °C під тиском 40-55 МПа, час витримки 10 хв. Залишкова пористість таких зразків не перевищує 3 %. На отриманих зразках визначали фізико-механічні і триботехнічні властивості матеріалу: коефіцієнт тертя, інтенсивність зношування, міцність на згин, що наведені в таблиці 1. Приклад 1. Порошки заліза 65 мас. %, тіаліт 35 мас. %, змішували та розмелювали у відповідних співвідношеннях в планетарному млині протягом 6-8 годин. Суміш висушували в сушильній шафі, а потім просіювали. Середня величина частинок не перевищує 45-60 мкм. Зразки одержували методом гарячого пресування в графітових прес-формах в температурному інтервалі 920-1020 °C під тиском 40-55 МПа, час витримки 10 хв. Залишкова пористість таких зразків не перевищує 3 %. Приклад 2. Порошки заліза 60 мас. %, тіаліт 40 мас. %, змішували та розмелювали у відповідних співвідношеннях в планетарному млині протягом 6-8 годин. Суміш висушували в сушильній шафі, а потім просіювали. Середня величина частинок не перевищує 45-60 мкм. Зразки одержували методом гарячого пресування в графітових прес-формах в температурному інтервалі 920-1020 °C під тиском 40-55 МПа, час витримки 10 хв. Залишкова пористість таких зразків не перевищує 3 %. 1 UA 112004 C2 5 Приклад 3. Порошки заліза 55 мас. %, тіаліт 45 мас. %, змішували та розмелювали у відповідних співвідношеннях в планетарному млині протягом 6-8 годин. Суміш висушували в сушильній шафі, а потім просіювали. Середня величина частинок не перевищує 45-60 мкм. Зразки одержували методом гарячого пресування в графітових прес-формах в температурному інтервалі 920- під тиском 40-55 МПа, час витримки 10 хв. Залишкова пористість таких зразків не перевищує 3 %. Таблиця 1 Склад та властивості антифрикційного матеріалу Склад матеріалу, мас. % № п/п Fe 1 65 2 60 3 55 Прототип 6 35 10 15 Аl2ТіO5 Мо Сu W Сr С Мn Аl2O3 2 1,5 0,5 0,3 10,2 1,5 V 35 40 45 2 47 Інтенсивність Міцність Коефіцієнт зношування, на згин, тертя (±0,08 МПа (±0,002) мкм/км) (±20МПа) 0,12 3,3 410 0,09 4,1 580 0,14 5,8 480 0,15 5,7 460 Міцність на вигин визначали за стандартною методикою, затвердженою Європейським стандартом ISO/TS 206 при 4-х точковому згині для зразків розміром 45×4×3 мм. Механічна обробка поверхні алмазними кругами проводилась по довжині зразків. По ребрам знімались фаски. Коефіцієнт тертя (f) та інтенсивність зношування (І, мкм/км) визначали за схемою валвкладка за методикою роботи [Э.Т.Мамыкин, М.К.Ковпак, А.И.Юга и др. Комплекс машин и методики определения антифрикционных свойств материалов при трении скольжении// Порошковая металлургия, 1973, №1, с. 67-72.] при навантаженні Р=2 МПа та швидкості ковзання V=15 м/с. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 20 Композиційний антифрикційний матеріал, до складу якого входить залізо, який відрізняється тим, що додатково містить титанат алюмінію у такому співвідношенні компонентів, мас. %: Fe 50-65 Аl2ТiО5 30-45. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2