ФІЗИКО-МЕХАНІЧНІ ТА ТРИБОЛОГІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ЛИТИХ МОНОКАРБІДІВ І БАГАТОКОМПОНЕНТНИХ ВИСОКОЕНТРОПІЙНИХ КАРБІДІВ

Анотація

Досліджено фізико-механічні та трибологічні властивості литих монокарбідів у порівнянні з багатокомпонентними високоентропійними карбідами, отриманими методом вакуумно-дугової плавки з вихідних порошків монокарбідів. Установлено, що литі монокарбіди мають твердість на рівні 20–30 ГПа та модуль пружності 400–600 ГПа. Найбільшу твердість серед досліджених монокарбідів має ZrC (29–32 ГПа), а найменшу — МоС (16–18 ГПа). Коефіцієнт тертя монокарбідів визначено за схемою палець–диск у парі з алмазом при сухому терті та в присутності води. Зафіксовано зростання коефіцієнта тертя карбідів WC та TiC та його зменшення для МоС у присутності води порівняно з сухим тертям. На основі досліджених нами монокарбідів було розроблено та отримано однофазні литі багатокомпонентні високоентропійні карбіди з кубічною ґраткою типу NaCl та гомогенною мікроструктурою, в якій не спостерігається розподілу фаз за хімічним складом. Визначено твердість литих багатокомпонентних високоентропійних карбідів та розраховано їх нормовану твердість. Показано, що високоентропійні карбіди, порівняно з монокарбідами, мають вищу твердість (33–40 ГПа) і нормовану твердість (0,072–0,105) та дещо нижчий модуль пружності. Теоретично розраховано модуль пружності та період ґратки і показано взаємозв’язок розмірної невідповідності з твердістю литих багатокомпонентних високоентропійних карбідів. За результатами трибологічних випробувань визначено коефіцієнт тертя баготокомпонентних високоентропійних карбідів і встановлено, що, порівняно з монокарбідами, він є нижчим як при сухому терті, так і в присутності води. Також виявлено, що коефіцієнт тертя не залежить ні від твердості, ні від модуля пружності.