zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»zldm-41Research ArticleИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ. МЕХАНИКА МАТЕРИАЛОВ: ПРОЧНОСТЬ, РЕСУРС, БЕЗОПАСНОСТЬTESTING OF STRUCTURE AND PARAMETERS. MECHANICAL TESTING METHODSМеханические и трибологические свойства многофункциональной композиции «основа - материал с эффектом памяти формы»Mechanical and Tribological Properties of Multifunctional Composition «Matrix - Material with Shape Memory Effect»БледноваЖ. М.BlednovaZh. M.blednova@mail.ruМахутовН. А.MakhutovN. A.safety@imash.ruРусиновП. О.RusinovP. O.ruspiter5@mail.ruСтепаненкоМ. А.StepanenkoM. A.noemail@neicon.ruКубанский государственный технологический университетRussian FederationИнститут машиноведения им. А. А. Благонравова РАНRussian Federation2015010320158134149Copyright © Бледнова Ж.М., Махутов Н.А., Русинов П.О., Степаненко М.А., 20152015Бледнова Ж.М., Махутов Н.А., Русинов П.О., Степаненко М.А.Blednova Z.M., Makhutov N.A., Rusinov P.O., Stepanenko M.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/41

Исследованы свойства многофункциональной композиции сталь - сплав с эффектом памяти формы на основе TiNi, TiNiCu, NiAl. Композиция получена в условиях высокоэнергетических воздействий (аргонодуговой и лазерной наплавкой, плазменным и высокоскоростным газопламенным напылением) с формированием структуры различной дисперсности - от мелкокристаллической до наноразмерной. Экспериментальные исследования показали эффективность разработанных технологий создания композиции для повышения износостойкости, предела выносливости, долговечности при фрикционно-циклическом малоцикловом нагружении материала. Повышение износоусталостных характеристик объясняется процессами, вызванными совместным действием циклического нагружения и реверсивного трения. Показано, что в условиях фрикционно-механической усталости в поверхностно-модифицированном слое из материала с эффектом памяти формы в зоне трения происходит повышение температуры, вызывающее мартенситно-аустенитное превращение, в то же время давление, возникающее при трении, вызывает эффект пластичности превращения за счет образования мартенсита напряжения.

The properties of multifunctional composition steel - alloy with shape memory effect based on TiNi, TiNiCu, NiAl are studied. Composition is obtained in conditions of high-energy impacts (TIG and laser welding, plasma and high-speed flame spraying) with formation of the structures ranging from fine-grained to the nanoscale one. Experimental studies have shown the efficiency of the developed technologies providing composites with enhanced wear resistance, fatigue limit, and durability in conditions of friction-cyclic low-cycle loading. Increase in wear-fatigue characteristics is attributed to the process caused by the joint action of cyclic loading and reversing friction. It is shown that temperature increase in the friction zone in the surface-modified layer of the material with a shape memory effect observed in conditions of friction-mechanical fatigue triggers austenite-martensite transformation while the pressure arising upon friction at the same time results in plasticity of transformation due to formation of martensite strain.

композиция «стальсплав с эффектом памяти формы»высокоэнергетическое воздействиетрибологические свойствафрикционно-механическая усталостьмартенситно-аустенитные превращенияcomposition «steel - alloy with shape memory effect»high-energy impacttribological propertiesfriction-mechanical fatiguemartensite-austenite transformationReferencesНаноинженерия поверхности. Формирование неравновесных состояний в поверхностных слоях материалов методами электронно-ионно-плазменных технологий / Под ред. Н. З. Ляхова, С. Г. Псахье. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2008. - 276 с.Наноинженерия поверхности. Формирование неравновесных состояний в поверхностных слоях материалов методами электронно-ионно-плазменных технологий / Под ред. Н. З. Ляхова, С. Г. Псахье. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2008. - 276 с.Бледнова Ж. М., Махутов Н. А., Русинов П. О. Перспективы использования материалов с памятью формы для формирования многофункциональных покрытий на изделиях машиностроительного назначения / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2013. Т. 79. № 11. С. 49 - 56.Бледнова Ж. М., Махутов Н. А., Русинов П. О. Перспективы использования материалов с памятью формы для формирования многофункциональных покрытий на изделиях машиностроительного назначения / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2013. Т. 79. № 11. С. 49 - 56.Научные основы повышения малоцикловой прочности / Под ред. Н. А. Махутова. - М.: Наука, 2006. - 602 с.Научные основы повышения малоцикловой прочности / Под ред. Н. А. Махутова. - М.: Наука, 2006. - 602 с.Сплавы никелида титана с памятью формы. Ч. I. Структура, фазовые превращения и свойства / Под ред В. Г. Пушина. - Екатеринбург: УрО РАН, 2006. - 438 с.Сплавы никелида титана с памятью формы. Ч. I. Структура, фазовые превращения и свойства / Под ред В. Г. Пушина. - Екатеринбург: УрО РАН, 2006. - 438 с.Бледнова Ж. М., Махутов Н. А., Чаевский М. И. Поверхностное модифицирование материалами с эффектом памяти формы. - Краснодар: «Издательский Дом-Юг», 2009. - 354 с.Бледнова Ж. М., Махутов Н. А., Чаевский М. И. Поверхностное модифицирование материалами с эффектом памяти формы. - Краснодар: «Издательский Дом-Юг», 2009. - 354 с.Тарасов С. Ю. Исследование триботехнических свойств никелида титана / Перспективные материалы. 1998. № 5. С. 24 - 30.Тарасов С. Ю. Исследование триботехнических свойств никелида титана / Перспективные материалы. 1998. № 5. С. 24 - 30.Li D. Y., Liu D. Y. The mechanism responsible for high wear resistance of Pseudo-elastic TiNi alloy - a novel tribo-material / J. Wear. 1999. Vol. 225 - 229. P. 777 - 283.Li D. Y., Liu D. Y. The mechanism responsible for high wear resistance of Pseudo-elastic TiNi alloy - a novel tribo-material / J. Wear. 1999. Vol. 225 - 229. P. 777 - 283.Li D. Y. Development of novel tribo-composites with TiNi shape memory alloy matrix / Wear. 2003. Vol. 255. P. 617 - 628.Li D. Y. Development of novel tribo-composites with TiNi shape memory alloy matrix / Wear. 2003. Vol. 255. P. 617 - 628.Гришков В. Н., Лотков А. И., Тимкин В. Н. Структурные превращения и эволюция мезоструктуры при деформировании гетерогенно-слоевых сплавов на основе TiNi / Физическая мезомеханика. 2004. Т. 7. Спецвыпуск. Ч. 2. С. 131 - 134.Гришков В. Н., Лотков А. И., Тимкин В. Н. Структурные превращения и эволюция мезоструктуры при деформировании гетерогенно-слоевых сплавов на основе TiNi / Физическая мезомеханика. 2004. Т. 7. Спецвыпуск. Ч. 2. С. 131 - 134.Кульков С. Н., Рудай В. В. Микроструктура композиционного материала TiC-TiNi с микроградиентной структурно-неустойчивой матрицей / Изв. вузов. Физика. 2012. № 5/2. С. 167 - 169.Кульков С. Н., Рудай В. В. Микроструктура композиционного материала TiC-TiNi с микроградиентной структурно-неустойчивой матрицей / Изв. вузов. Физика. 2012. № 5/2. С. 167 - 169.Babanli M. B. The mechanical properties of rapid-hardened multi-component alloys on tini basis near crystallization temperature / Fizika. 2007. CILD. N 5. P. 67 - 73.Babanli M. B. The mechanical properties of rapid-hardened multi-component alloys on tini basis near crystallization temperature / Fizika. 2007. CILD. N 5. P. 67 - 73.Бледнова Ж. М., Русинов П. О. Формирование наноструктурированных поверхностных слоев плазменным напылением механоактивированных порошков из сплавов с ЭПФ / Российские нанотехнологии. 2010. Т. 5. № 3 - 4. С. 58 - 64.Бледнова Ж. М., Русинов П. О. Формирование наноструктурированных поверхностных слоев плазменным напылением механоактивированных порошков из сплавов с ЭПФ / Российские нанотехнологии. 2010. Т. 5. № 3 - 4. С. 58 - 64.Бледнова Ж. М., Будревич Д. Г., Махутов Н. А., Чаевский М. И. Структурно-механические свойства материалов, поверхностно-модифицированных сплавами с эффектом памяти формы / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2003. Т. 69. № 9. С. 61 - 64.Бледнова Ж. М., Будревич Д. Г., Махутов Н. А., Чаевский М. И. Структурно-механические свойства материалов, поверхностно-модифицированных сплавами с эффектом памяти формы / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2003. Т. 69. № 9. С. 61 - 64.Бледнова Ж. М., Махутов Н. А., Степаненко М. А. Особенности структуры и свойств поверхностных слоев из сплава с эффектами памяти формы, используемых в термомеханических соединениях / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2006. Т. 72. № 5. С. 42 - 49.Бледнова Ж. М., Махутов Н. А., Степаненко М. А. Особенности структуры и свойств поверхностных слоев из сплава с эффектами памяти формы, используемых в термомеханических соединениях / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2006. Т. 72. № 5. С. 42 - 49.Русинов П. О., Бледнова Ж. М., Балаев Э. Ю. Методические подходы и технические решения по формированию наноструктурированных поверхностных слоев Ti-Ni высокоскоростным газопламенным напылением / Изв. Самарского научного центра РАН. 2013. Т. 15. № 4(2). С. 484 - 488.Русинов П. О., Бледнова Ж. М., Балаев Э. Ю. Методические подходы и технические решения по формированию наноструктурированных поверхностных слоев Ti-Ni высокоскоростным газопламенным напылением / Изв. Самарского научного центра РАН. 2013. Т. 15. № 4(2). С. 484 - 488.Qian L., Zhou Z., Sun Q. The role of phase transition in the fretting behavior of NiTi shape memory alloy / Wear. 2005. Vol. 259. P. 309 - 318.Qian L., Zhou Z., Sun Q. The role of phase transition in the fretting behavior of NiTi shape memory alloy / Wear. 2005. Vol. 259. P. 309 - 318.Mayrhofer P. H., Mitterer C., Musil J. Structure-property relationships in single- and dual-phase nanocrystalline hard coatings / Surface Coating Technol. 2003. Vol. 174 - 175. P. 725 - 731.Mayrhofer P. H., Mitterer C., Musil J. Structure-property relationships in single- and dual-phase nanocrystalline hard coatings / Surface Coating Technol. 2003. Vol. 174 - 175. P. 725 - 731.Андреев А. А. Вакуумно-дуговое модифицирование поверхности стальных изделий / Физическая инженерия поверхности. 2007. Т. 5. № 3 - 4. С. 140 - 148.Андреев А. А. Вакуумно-дуговое модифицирование поверхности стальных изделий / Физическая инженерия поверхности. 2007. Т. 5. № 3 - 4. С. 140 - 148.Колубаев А. В., Сизова О. В., Тарасов С. Ю., Колубаев Е. А., Иванов Ю. Ф. Эволюция структуры поверхностного слоя металлов в условиях трения скольжения / Трение и износ. 2007. Т. 28. № 6. С. 582 - 590.Колубаев А. В., Сизова О. В., Тарасов С. Ю., Колубаев Е. А., Иванов Ю. Ф. Эволюция структуры поверхностного слоя металлов в условиях трения скольжения / Трение и износ. 2007. Т. 28. № 6. С. 582 - 590.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.