ЗНОСОСТІЙКІ КЕРАМІЧНІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ TiCN ДЛЯ ВИСОКОНАВАНТАЖЕНИХ ВУЗЛІВ ТЕРТЯ

Анотація

Досліджено трибологічні властивості композиційних матеріалів на основі карбонітриду титану матричного та каркасного типів в умовах сухого тертя на повітрі. Для вибору зв’язки композита та виявлення можливості отримувати зразки методом просочення пористого каркасу були проведені експерименти зі змочування композиційного матеріалу TiСN–Cr₃C₂ сплавами нікель–хром та міді. Дослідження, проведені методом лежачої краплі, показали, що нікель і його сплави мають низький кут змочування композиту TiСN–Cr₃C₂ (θ ~ 8 град). Зокрема, θ < 5 град при змочуванні інтерметалідом Ni₃Al, що дозволяє використовувати його як металеву зв’язку. Схожа ситуація спостерігається і для міді. Розроблено технологію отримання композитів на основі TiN–Cr₃C₂ просоченням пористого каркасу розплавами Ni₃Al і міді та вивчено трибологічну поведінку керметів в умовах сухого тертя. При просоченні вихідного композита інтерметалідом Ni₃Al спостерігається зниження коефіцієнта тертя (µ = = 0,25). Структурні дослідження проведено на металографічному мікроскопі МІМ-10, фазовий рентгенівський аналіз — на установці ДРОН-2, твердість і розміри контактних зон визначено на твердомері “Falcon 9” (Нідерланди). Для дослідження структури та фазового складу контактної зони виготовлено шліфи поперечного перерізу. Структуру зразків вивчено методами рентгенофазового аналізу та растрової електронної мікроскопії. Виявлено вплив твердості контртіла (сталь 45, 40Х, ШХ-15) на трибологічні властивості композиційного матеріалу на основі TiСN–Cr₃C₂. У випадку, коли твердість сталі становить 60 HRC, зі збільшенням шляху тертя коефіцієнт тертя зростає. Однак ці результати були отримані при малих швидкостях і навантаженнях. Збільшення навантаження з 2 до 6 МПа при швидкості 12 м/с зменшує втрати на тертя: коефіцієнт тертя знижується до 0,23. Кермети на основі TiCN–20% Cr₃C₂, просочені Ni₃Al, можуть бути рекомендовані як антифрикційні матеріали для застосування у високошвидкісних та високонавантажених вузлах тертя.