Влияние сухого трения на подповерхностную структуру спеченного композита Al-7Sn-38Fe

Научным коллективом, состоящим из сотрудников лаборатории физики консолидации порошковых материалов и лаборатории локальной металлургии в аддитивных технологиях Института физики прочности и материаловедения СО РАН, было проведено исследование влияния длительности и режимов фрикционной обработки торцом вращающегося усечённого конуса из жаропрочной стали на структуру и состав приповерхностного слоя антифрикционного композита Al-38Sn-7Fe.

Исследуемый композит, полученный путём вакуумного спекания смеси элементарных порошков Al, Sn и Fe, содержал большое количество твёрдых частиц Al3Fe, располагающихся в виде сцементированных оловом агломератов.

Установлено, что в результате указанной обработки под поверхностью трения композита формируется зона интенсивного пластического течения вследствие теплового размягчения материала. Расположенные в данной зоне зерна алюминиевой матрицы и разделяющие их оловянные прослойки вытягиваются параллельно поверхности трения и значительно утоняются. Размер зоны увеличивается и степень измельчения в ней структурных элементов возрастает по мере увеличения приложенного давления и скорости скольжения.

Обнаружено, что между поверхностью трения и зоной пластического течения формируется тонкий твердый слой с гомогенной ультрамелкокристаллической структурой, состоящий из мелкодисперсных частиц алюминидов железа, алюминия и олова. Наличие такого слоя перемешивания на поверхности алюминиевого композита будет способствовать повышению его износостойкости, что расширит возможность применения алюмоматричных композитов в качестве антифрикционных материалов в подшипниках скольжения.

Работа выполнена в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, тема номер FWRW-2021-0006. Результаты опубликованы в журнале Russian Metallurgy (Metally).

Источник: ИФПМ СО РАН.