Композиционные спеченные антифрикционные материалы - Федорченко И.М.
Скачать (прямая ссылка):
При использовании в качестве твердых смазок легкоплавких металлов (свинца, галлия, индия и олова) и металлических сплавов для рабо-
319
.—лашкоп в вакууме (5-Ю-6 мм рт. ст.) лучшие результаты полу-Ш •"SfnfiDaanoB изготовленных из пористой спеченной оловянно-фоо-Г^^Цнзы ('10% Sn и 1% P), пропитанных оловом (табл. 183)
Материалы для работы
при повышенных температурах
Потюебность в антифрикционных материалах, способных работать при оомшенных температурах, непрерывно возрастает, что связано с быст-DUM развитием техники в областях турбо-, авиа- и ракетостроения, химической промышленности, с автоматизацией и интенсификацией процессов металлургической промышленности и т. д.
К термостабильным материалам и смазкам, способным работать при повышенных и высоких температурах, предъявляются следующие основные требования: высокие энергия активации процессов диффузии составляющих компонентов, теплопроводность и твердость при нагреве, низ-кии коэффициент теплового расширения и большая сопротивляемость к окислению [440]. PIm могут удовлетворить только многокомпонентные композиционные материалы. Если 10—15 лет назад ставилась задача создания материалов для работы при температурах 200—400° С, то сейчас уже разрабатываются материалы для работы при 800° С, а на ближайшее будущее задаются такие рабочие температуры, как 1300° С и выше.
При разработке материалов, способных работать при повышенны* температурах, необходимо решать такие задачи, как обеспечение высокой жаропрочности, устойчивости против окисления и хорошей антифрикционное ти.
Износостойкость сплавов на основе железа в значительной степени связана с характером окислов, образующихся на поверхностях трении при различных температурах. При температурах до 200° С на поверхности железа появляется пленка окисла Ct-Fe2O3, который переходит при 200—340° С в y-Fe203, а при температуре 400° G — окисел Fe3O4, более рыхлый, чем низкотемпературные фазы. При температуре 570° С он переходит в FeO. Коэффициент трения железа, начиная с 180° С, резко повышается до 250° С; выше этой температуры он снижается. Увеличение прочности окисла и толщины его слоя сопровождается уменьшением коэффициента трения [186, 266, 273].
Наименьший износ и коэффициент трения имеют более тугоплавкие металлы. 1ак, при исследовании антифрикционных свойств циркония, нп-ооия, молибдена, вольфрама и никеля в условиях трения в аргоне и гелии при у - z,Z м/с и P = 2,5 кГ/см2 установлено [631], что при трении в гелии износ никеля составил 63, а вольфрама - 2 мкм. В аргоне износ соответственно был равен 100 и 18 мкм.
зтимиТГГ™ИЗИ0Са °и°бия> Циркония и молибдена находится меж,~к »тими значениями; коэффициент трения в данных условиях следующий:
Ni Zr
0,60 0,40
Ni * Zr
0.40 0,38
ita
В аргоне
Nb Mo W
0,30 0,30 0,20
В гелии
Nb Mo YV
0,13 0,12 0,11
При трении молибдена на воздухе при температуре 480° С коэффициент трения равен 1,0; выше этой температуры он снижается до 0,2 при 650° С. а затем вновь резко возрастает. Колебание величины коэффициента трения обусловлено образованием и состоянием окисной пленки, которая появляется примерно при 500° G и при 760° С начинает сублимировать [849]. При трении молибдена в вакууме при комнатной температу-
0 260 540 815 t,°C ' 200 400 600 800 t,9C
Рис. 231. Зависимость коэффициента пар трения молибден — молибден (1) и хром — хром (2) от температуры.
Рис. 232. Зависимость коэффициента трения покрытия из MoSi2 на молибдене от температуры при трении на воздухе.
ре коэффицпент трения равен 0,1, а с повышением температуры возрастает и достигает 3—4 [681].
Аналогично ведет себя вольфрам, у которого коэффициент трения увеличивается с повышением температуры до 482° С и остается низким до 650° С на воздухе и в присутствии смазки жидким натрием [779]. Такое же изменение коэффициента трения наблюдается и при трении хрома, коэффициент трения которого уменьшается до 427° G (рис. 231) [859].
У карбида вольфрама коэффициент трения остается постоянным до 1000е С. Введение кобальта снижает его значение и обеспечивает его уменьшение при трении до 900—1000° С; выше 11000C он возрастает. На воздухе коэффициент трения карбида вольфрама составляет около 0,2 и повышается до 0,4 при 1200° С [681].
Несмотря на высокую твердость многих тугоплавких соединений, коэффициент трения их близок к 0,2 в области оптимальных условий работы и снижается с ростом температуры, что можно проследить на примере поведения покрытия MoSi2 на молибдене (рис. 232) [869]. При трении стеллита (табл. 184, № 7) по стеллиту в интервале температур от комнатной до 800° С коэффициент трепия изменяется следующим образом: при комнатной температуре и до 295° С он равен 0,3, затем повышается до 1,0 при 800° С и далее снижается до 0,8 и 0,4. Образование устойчивого окисного стеклобидного слоя делает износ и коэффициент трения стеллита незначительными [891]. Введение в металлическую основу антифрикционных присадок (графита, сульфидов и др.) резко снижает коэффициент трения материалов при повышенных температурах (табл. 185) [108, 683].
