ОСОБЛИВОСТІ МІКРОСТРУКТУРИ, МЕХАНІЧНІ ТА ТРИБОЛОГІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ КОМПОЗИТІВ Fe–Cu–Ni–Sn, ДИСПЕРСІЙНО ЗМІЦНЕНИХ ДОБАВКОЮ CrB₂

Анотація

Методами рентгенівської дифракції, сканувальної електронної мікроскопії, мікроіндентування та трибологічним тестуванням досліджено особливості структури, твердість, модуль пружності та зносостійкість композиційних матеріалів системи Fe–Cu–Ni–Sn із різним вмістом CrB₂, сформованих методом холодного пресування і подальшого спікання з гарячим допресуванням. Мікромеханічні та трибологічні випробування проводили на зразках діаметром 10 мм і товщиною 5 мм в умовах тертя без мастила. Одержані результати показали, що механічні і трибологічні властивості композитів залежать від вмісту CrB₂. Значення мікротвердості та модуля пружності зразків змінюються в межах від 1,2 до 9,2 ГПа та від 110 до 245 ГПа, відповідно, в залежності від їх складу, що обумовлено нерівномірним розподілом фаз a-Fe, Cu, Cu₉NiSn₃, NiSn₃, CrB₂ у матеріалі. Додавання 2% CrB₂ до складу композита 51 Fe–32 Cu–9 Ni–8 Sn підвищило його твердість від 1,2–2,8 до 2,0–4,5 ГПа і модуль пружності від 110–190 до 130–200 ГПа, а також зменшило швидкість зносу від 22,93 × 10^–3 до 10,19 × 10^–3 мм³ × Н^–1 × м^–1. Механізм підвищення зносостійкості зразка, що містить 2% CrB₂, порівняно з вихідним композитом пов’язаний зі зменшенням розмірів зерен заліза та міді з 5–40 мкм до 2–10 мкм, присутністю дискретних зон з вищою твердістю та більшим модулем пружності. Подальше збільшення вмісту  CrB₂ від 2 до 8% у складі композита супроводжується одночасним зростанням твердості від 2,0–4,5 ГПа до 4,8–9,2 ГПа, модуля пружності — від 130–200 ГПа до 150–245 ГПа і швидкості зносу — 10,19 × 10^–3 до 16,68 × 10^–3 мм³ · Н^–1 × м^–1. Зростання швидкості зносу цих композитів обумовлено надмірною крихкістю внаслідок перевищення вмісту CrB₂.