КОМПОЗИЦІЙНІ МАТЕРІАЛИ СИСТЕМИ TiN–Cr₃C₂–C–ЗВ’ЯЗКА

Анотація

Досліджено умови формування та спікання композитів на основі нітриду титану зі зв’язкою, а також вплив модифікуючих добавок на їх міцнісні та трибологічні властивості. Встановлено, що найменший крайовий кут змочування (25−30 град) має сплав марки ПГ12Н-01, який містить хром, бор, кремній та вуглець. У системі TiN–ПГ12Н-01 отримання відносно безпористих структур можливе при додавані до складу композиту карбіду хрому та вуглецю у вигляді графіту, що сприяє утворенню TiCN, покращуючи змочування і адгезію. Графіт, введений додатково в якості домішки, залишається після спікання у вигляді окремої рівномірно розподіленої фази, “вмонтованої” в загальну структуру матеріалу. У такому стані він може успішно виконувати роль сухого мастила, покращуючи експлуатаційні характеристики матеріалу. Крім того, це активує спікання композиту, дозволяючи отримати практично безпористий матеріал. Оптимальна температура спікання знаходиться в діапазоні 1450–1500 ºС залежно від кількості вуглецю та металевої зв’язки. Міцність отриманих композиційних матеріалів становила 300–500 МПа, а твердість — 16,1 ГПа. Найвищі показники міцності можна забезпечити оптимальним поєднанням графіту та зв’язки ПГ12Н-01. Збільшення чи недостатня кількість цих компонентів погіршує механічні характеристики. Дослідження антифрикційних характеристик розроблених матеріалів у парі з контртілом із сталі 65Г твердістю 60 HRC показало, що при сухому торцьовому терті (швидкість — 8 м/с, тиск у зоні контакту — 50 МПа, довжина пробігу — 10 км) коефіцієнт тертя складає 0,27−0,3, зносостійкість становить 0,2 ± ± 0,02 мкм/км. Отже, розроблені керамічні матеріали мають високий рівень механічних і антифрикційних характеристик і можуть бути застосовані в умовах сухого тертя при високих швидкостях та навантаженнях.