Введение к работе
Актуальность работы- Развитее современной техники непосредственно связано с разработкой перспективных технологий и созданием новых материалов с заданным комплексом свойств. В этой связи порошковой металлургии отводится особая роль. Это прежде всего касается антифрикционных материалов. Дело в том, что около 80% частей машин выходят из строя в результате преждевременного износа пар трения.
Подшипниковые материалы в зависимости от условий работы должны обладать: хорошей прирабатываемостыо и антикоррозионными свойствами, низким коэффициентом трения, высокой износостойкостью и теплопроводностью, ударной вязкостью. К материалам, удовлетворяющим этим требованиям, относятся сплавы меди, в основном оловянистые бронзы, однако они дефицитны и не всегда отвечают современным требованиям. К сожалению, алюминиевые и титановые сплавы еще не нашли промышленного применения ts узлах трения, так как они отличаются характерным шс-сопераюсом па сопрягаемые поверх] гости деталей. Между тем по удельной прочности и антикоррозионным свойствам, а также по ряду другим показателям, они значительно превосходят сплавы меди, железа, никеля и других металлов.
Первоначачыга спеченные антифрикционные материалы рассматривались только в качестве заменителей таких традиционных материалов, как баббиты и бронзы. Решалась задача замены в массовом производстве подшипников из цветных металлов менее дефицитными. Однако быстрое развитие машиностроения выдвинуло новую задачу, а именно, - создание антифрикционных материалов, обладающих способностью работать при высоких скоростях и больших нагрузках, а также в различных активных срезах. Так, в современной авиации и автомобилестроении важнейшей стала проблема использования триботехнических материалов для работы узлов
трения без смазки. Потребность в деталях трения, работающих без смазки, значительно возросла в пищевой, текстильной и бумажной промышленности. В этой связи алюминиевые сплавы привлекают особое внимание.
Промышленность Армении располагает мощной производственной базой применительно к технологии порошковой металлургии. Только в ^Ереване имеются три специализированных предприятий, не считая цехов и участков. К сожалению, только Завод чистого железа на сегодня действующий. Кроме этих предприятий, функционирует Канакерский алюминиевый завод,' на котором можно организовать производство металлокерами-ческих деталей машин на основе алюминия, тем более что завод работает периодически, т.е. с большими простоями. Имеющиеся отходы производства следует утилизировать, т.е. из них путем плавки и последующего распыления можно получать порошки алюминия и его сплавов. Именно с этих позиций обосновывается актуальность темы диссертационной работы, формулируются цели и задачи исследования.
Цели и задачи исследования. Целью диссертационной работы является создание порошковых алюминиевых сплавов с повышенной износостойкостью и (I) и малым коэффициентом трения (f). Для достижения этой цели поставлены и решены следующие задачи;
анализ алюминиевых сплавов и выбор основных компонентов, обеспечивающих растворный и интерметаллидный механизмы упрочнения;
установление закономерностей твердофазных реакций, протекающих при спекании порошковых композиций, и экспериментально-теоретические исследования процессов сгруктурообразования при горячей экструзии;
исследование упрочняющей термической обработки, включающей закалку и старение;
определение триботехнических характеристик металлокерамических алюминиевых сплавов , а также оптимизация структуры и состава;
разработка технологии получения изделий из порошковых алюминие
вых сплавов экструзией, составление технологического регламента для
опытно-промышленного внедрения.
Научная новизна работы:
дан анализ антифрикционных металлокерамических материалов, в ос
нову получения которых положен принцип жиЬкофазтго аиіосмазьіванпя.
Показано, что твердофазное самосмазывание обеспечивает успешную работу
узлов трения в условиях различных сред и нагрузок. В качестве антифрик
ционных присадок целесообразно использовать сульфиды, селёниды и тел-
луриды. Графит проявляет смазочные свойства только ллшь п структурно-
свободном состоянии. .
Разработан новый класс порошковых <А1 - Си - Сг> сплавов с растворным а-А1 [Си] и шггерметаллиднъш АЬСи упрочнением для деталей узлов трения.
Сочетание растворного и интерметаллидиого механизмов упрочнения и введение в <А1 - Си - Сг> сплав твердых смазывающих веществ (например Мо5г) подавляют явление схватывания, характерные для А1 и ого сплавов, и позволяют получать принципиально новые алюминиевые сплавы с гетерогенной структурой < А1 [Си] ~ АЬСи - Мо5г>, отвечающей требованиям молекулярно-механической теории трения и износа.
обосновывается целесообразность компактирования алюминиевых сплавов горячей экструзией, сочетающей процессы формования и спекания;
исследованы структуры и свойства экструдированных алюминиевых сплавов, включая термическую обработку (отжиг, закалку, старение);
изучены процессы трения и износа <А1 - Си - Сг - Мо5г> сплавов в условиях жидкостной смазки и сухого трения. Выявлено, что смазывающее действие M0S2 проявляется только в случае интерметаллидиого упрочнения алюминиевых сплавов;
разработаны оптимальные составы сплава < А1 - Си - Сг - MoS2> и реко-
6 мендованы параметры трения.
Практическая ценность и реализация результатов работы. Разработана технология получения <А1 - Си - Сг> и <А1 - Си - Сг - Мо5г> сплавов. Составлен технологический регламент с технико-экономическим обоснованием, а также проект участка мощностью 10 тонн изделий в год для внедрения результатов исследований в производство.
Ожидаемый экономический эффект на 1 тонну продукции составляет 13965000...14673750 драмов в год Получаемые сплавы по своим прочностным и антифрикционным свойствам соответствуют требованиям международных стандартов.
Основные положения, выносимые на защиту:
новые метаялокерамические алюминиевые сплавы со структурой <А1[Си] - АЬСи - MoS2>, отличающиеся высокими триботехническими характеристиками;
закономерности структурообразования при спекании и экструзии порошковых алюминиевых сплавов в зависимости от температуры и деформации;
механизм дисперсионного твердения разработанных алюминиевых сплавов и параметры термического упрочнения, включающие закалку и старение;
результаты фрикционных испытаний спеченных алюминиевых сплавов, полученные по контактному взаимодействию <матрица - твердые включения^
технология получения порошковых алюминиевых сплавов с интерметал-лидным упрочнением экструзией.
Апробация работы. Основные результаты и положения диссертации обсуждались на республиканских научных семинарах (1998,1999), годовых конференциях ГИУА, а также на всеармянском симпозиуме "Мы на пороге XXI века" (2000 г.).
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 5 работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, библиографического списка из 97 наименований и включает 124 страниц машинописного текста, 29 рисунка и 33 таблиц.
