zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»10.26896/1028-6861-2019-85-5-38-45zldm-981Research ArticleМЕХАНИКА МАТЕРИАЛОВ: ПРОЧНОСТЬ, РЕСУРС, БЕЗОПАСНОСТЬMECHANICAL TESTING METHODSИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ АНТИФРИКЦИОННОГО СПЛАВА Б83STUDY OF THE PROPERTIES OF COMPOSITE MATERIALS BASED ON ANTIFRICTION ALLOY B83КолмаковА. Г.KolmakovA. G.КалашниковИ. Е.KalashnikovI. E.kalash2605@mail.ruБолотоваЛ. К.BolotovaL. K.ПодымоваН. В.PodymovaN. B.

физический факультет

Faculty of Physics

npodymova@mail.ruБыковП. А.BykovR. A.КатинИ. В.KatinI. V.КобелеваЛ. И.KobelevaL. I.Институт металлургии и материаловедения имени А. А. Байкова РАНРоссияBaikov Institute of Metallurgy and Materials Science RASRussian FederationМГУ имени М. В. ЛомоносоваРоссияLomonosov Moscow State UniversityRussian Federation2019050620198553845Copyright © Колмаков А.Г., Калашников И.Е., Болотова Л.К., Подымова Н.В., Быков П.А., Катин И.В., Кобелева Л.И., 20192019Колмаков А.Г., Калашников И.Е., Болотова Л.К., Подымова Н.В., Быков П.А., Катин И.В., Кобелева Л.И.Kolmakov A.G., Kalashnikov I.E., Bolotova L.K., Podymova N.B., Bykov R.A., Katin I.V., Kobeleva L.I.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/981

Антифрикционные композиционные материалы (КМ) на основе сплава Б83, содержащие керамические частицы карбида кремния (SiC) и модифицированную шунгитовую породу (МШП), изготовлены методом горячего прессования. Матричный порошок получали обработкой в планетарной шаровой мельнице стружки, полученной после механической обработки литого баббита. Полученный порошок просеивали на ситовом анализаторе. Смеси порошков для прессования готовили методом механического легирования в планетарной мельнице в течение 2 ч и скорости перемешивания 300 об/мин. Композиционный полуфабрикат из смеси порошков получали прессованием на механическом прессе ОМА (Рmax = 150 кН) при давлении 320 ± 5 МПа. Полуфабрикаты нагревали в муфельной печи в оснастке (пресс-форме) при температуре до 300 °С, выдерживали при этой температуре в течение 30 мин, затем прессовали. Показано, что применение методов порошковой металлургии позволяет получать КМ с повышенной износостойкостью при соизмеримых значениях коэффициента трения при сравнении с этими свойстваим литого сплава. Измерены локальные упругие модули полученных образцов. Измерения проводили лазерным оптико-акустическим методом, основанным на определении фазовых скоростей термооптически возбуждаемых продольных и сдвиговых ультразвуковых волн. Показано, что в качестве альтернативы литому сплаву Б83 можно рекомендовать КМ состава Б83 + 0,5 % масс. МШП + 3 % масс. SiC. Материал данного состава характеризуется большей износостойкостью, чем литой баббит. На поверхности трения этого КМ выявлены участки проскальзывания, борозды трения менее выражены, чем у сплава Б83.

The antifriction composite materials (CM) based on a B83 babbit alloy containing silicon carbide (SiC) and modifided shungite (MS) particles have been fabricated by hot pressing. The matrix powder was prepared using a planetary ball mill for processing chips obtained by machining of cast aabbitt. The resulting powder was sieved on a sieve analyzer. Powder mixtures for pressing were prepared by mechanical alloying in a planetary mill for 2 h at a stirring speed of 300 rpm. Composite semi-product was obtained by pressing the obtained powder mixtures on an ОМА mechanical press (Pmax = 150 kN) at pressure of 320 ± 5 MPa. Semi-products were heated in a muffle furnace in a mold at a temperature up to 300°C, kept at this temperature for 30 min and then pressed. We have shown that CM obtained using methods of powder metallurgy exhibit increased wear resistance at comparable values of the friction coefficient compared to the same properties of a cast alloy. Local elastic moduli of the obtained samples have been determined using the laser optoacoustic method based on the measurements of the phase velocities of thermo-optically excited longitudinal and shear ultrasonic waves. We have shown that B83-based CM containing MS (0.5 wt.%) and SiC (3 wt.%) can be recommended as an alternative to a B83 cast alloy due to the higher wear resistance compared to cast babbit. The friction surface of this composite material reveals the sliding areas and friction relief less distinct compared to the cast alloy.

композиционные материалыармирующие частицылазерный оптико-акустический методмеханические свойстваизноскоэффициент тренияcomposite materialsreinforcing particleslaser optoacoustic methodmechanical propertieswearfriction coefficientReferencesПотехин Б. А., Илюшин В. В., Христолюбов А . С. Влияние способов литья на структуру и свойства оловянного баббита / Металловедение и термическая обработка металлов. 2009. № 8. С. 16 - 21.Potekhin В. A., Ilyushin V V, Khristolyubov A. S. Influence of casting methods on the structure and properties of tin babbit / Metalloved. Term. Obrab. Met. 2009. N 8. E 16 - 21 [in Russian].Морозов Е. М., Зернин М. М. Контактные задачи механики разрушения. — М.: Машиностроение, 1999. — 544 с.Morozov E. M., Zernin M. M. Contact problems of fracture mechanics. — Moscow: Mashinostroenie, 1999. — 544 p. [in Russian].Чернышева Т. А., Калашников И. Е., Болотова Л. К., Кобелева Л. И. Получение алюмоматричных композиционных материалов с наноразмерными модификаторами методами жидкофазного совмещения / ФизХОМ. 2006. № 1. С. 85 - 90.Chernyshova T. A., Kalashnikov I. E., Bolotova L. K., Kobeleva L. I. Getting alumatech composites with nanoscale modifiers in the liquid-phase methods combining / FizKhOM. 2006. N 1. E 85 - 90 [in Russian].Болотова Л. К., Калашников И. Е., Кобелева Л. П., Быков П. А., Катин И. В., Колмаков А . Г., Подымова Н. Б. Структура и свойства композиционных материалов на основе сплава баббита Б83, полученных методом экструзии / ФизХОМ. 2017. № 2. С. 63 - 70.Bolotova L. K., Kalashnikov I. E., Kobeleva L. I., Bykov P. A., Katin I. V, Kolmakov A. G., Podymova N. B. Structure and properties of composite materials based on babbit B83 alloy obtained by extrusion / FizKhOM. 2017. N 2. E 63 - 70.Ковалевский В. В. Шунгит — природный фуллереноподобный углерод: структура, свойства, модификация, новые направления использования / Фуллерены и наноструктуры в конденсированных средах: Сборник научных статей. — Минск: Навука, 2011. С. 74 - 79.Kovalevskii V. V. Shungite — natural fullerenovogo carbon: structure, properties, modification, and new uses / Fullerenes and nanostructures in condensed matter: Collection of scientific articles. — Minsk: Navuka, 2011. E 74 - 79 [in Russian].Гусев В. Э., Карабутов А. А. Лазерная оптоакустика. — М.: Наука, 1991.—304 с.Gusev V. E., Karabutov A. A. Laser optoacoustics. — Moscow: Nauka, 1991. — 304 p. [in Russian].Подымова Н. Б., Карабутов А. А., Павлин С. В., Калашников И. Б., Болотова Л. К., Чернышева Т. А., Кобелева Л. И., Кулибаба В. Ф. Измерение упругих модулей дисперсно-наполненных композиционных материалов лазерным оптико-акустическим методом / ФизХОМ. 2011. № 2. С. 78 - 87.Podymova N. В., Karabutov A. A., Pavlin S. V., Kalashnikov I. E., Bolotova L. K., Chernyshova T. A., Kobeleva L. I., Kulibaba V F. Measurement of elastic modules of dispersed-filled composite materials by laser optical-acoustic method / FizKhOM. 2011. N 2. E 78 - 87.Подымова Н. В., Карабутов А . А., Кобелева Л. П., Чернышев а Т. А . Количественная оценка влияния пористости на локальный модуль Юнга изотропных композитов лазерным оптико-акустическим методом / Механика композитных материалов. 2013. Т. 49. № 4. С. 611 - 626.Podymova N. В., Karabutov A. A., Kobeleva L. I., Chernyshova T. A. Quantitative estimation of porosity influence on the local young modulus of isotropic composites by laser optical-acoustic method / Mekb. Kompozit. Mater. 2013. Vol. 49. N 4. E 611 - 626 [in Russian].Новацкий В. Теория упругости. — М.: Мир, 1975. — 872 с.Novatskii V. Theory of elasticity. — Moscow: Mir, 1975. — 872 p. [Russian translation].Калашников И. Е., Болотова Л. К., Быков П. А., Кобелева Л. П., Катин И. В., Михеев Р. С , Коберник Н. В. Трибологические свойства композиционных материалов на основе баббита Б83, полученных методом порошковой металлургии / Металлы. 2016. № 4. С. 101 - 107.Kalashnikov I. E., Bolotova L. K., Bykov P. A., Kobeleva L. I., Katin I. V, Mixeev R. S., Kobernik N. V. Tribological properties of composite materials on the basis of a babbit B83, obtained by powder metallurgy / Metally 2016. N 4. E 101 - 107 [in Russian].

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