Влияние фрикционной обработки на структуру и состав приповерхностного слоя антифрикционного композита

Научными сотрудниками двух лабораторий Института физики прочности и материаловедения СО РАН было исследовано влияние фрикционной обработки торцевой винтообразной поверхностью вращающегося усечённого стального конуса на структуру и состав приповерхностного слоя антифрикционного композита Al-7Fe-38Sn.

Исследуемый композит был получен путем спекания смеси элементарных порошков Al, Sn и Fe в вакууме с последующим горячим доуплотнением полученной заготовки в закрытом штампе. Помимо невзаимодействующих фаз α-Al и β-Sn, композит содержал большое количество агломератов из мелких частиц Al₃Fe, сцементированных оловом.

Обнаружено, что указанная выше фрикционная обработка вызывает интенсивное пластическое течение материала под поверхностью трения, результатом которого явилось формирование поверхностного твёрдого слоя перемешивания, состоящего из сильно измельчённых частиц алюминидов железа, перемешанных с ультрадисперсными частицами олова и алюминия. Также в слое присутствовало много осколков оксидных пленок, из-за чего материал слоя имел высокую микротвёрдость, достигающую 2000 МПа. Толщина слоя растёт с увеличением давления на поверхности трения и может достигать несколько сот микрометров.

Можно предположить, что наличие твёрдого слоя перемешивания на поверхности алюминиевого композита будет способствовать повышению его износостойкости при сухом трении и позволит использовать спечённые алюмоматричные композиты в качестве антифрикционных материалов для подшипников скольжения.

Работа выполнена в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, тема номер FWRW-2021-0006, результаты опубликованы в Journal of Friction and Wear.

Источник: ИФПМ СО РАН.