Металлические композиционные материалы с дисперсным упрочнителем, страница 51

Исследование износостойкости КМ на основе сплава Al-20%Mg, упрочненных SiO_2p (Vp=8,7-52,8%), Al₂О_3pMgO_p – трением скольжений в паре со сталью без смазки показало, что износостойкость зависит от размера частиц d_f, их объемной доли V_p и условий испытания: скорости скольжения при трении и усилия прижима образца КМ к стальному вращающемуся диску. При прочих равных условиях износостойкость всех КМ выше, чем у матричных сплавов. Для износостойкости КМ важным фактором является прочность границы раздела компонентов.

К снижению износа приводит введение как твердых частиц (SiC, SiO₂, Al₂О₃, ZrO₂, ZrSiO₄, Si₃N₄...), так и мягких (графит, слюда, тальк...). Мягкие частицы обеспечивают снижение износа в условиях сухого трения за счет образования слоя смазки между трущимися поверхностями и снижения коэффициента трения. Во время деформации матрицы происходит разрушение мягких частиц и на трущихся поверхностях образуется поверхностная пленка, предотвращающая схватывание, уменьшающая коэффициент трения и нагрев трущейся пары.

Твердые частицы сами являются износостойкими и предохраняют матрицу от износа.

Для деталей, работающих в условиях трения скольжения, может применяться КМ алюминий – графит с объемным содержанием графита 2-4%. Например, в сплав Al9 вводился порошок графита зернистостью 200-500мкм в виде спрессованных таблеток из 70% Al+30%С в виде частиц с никелевым покрытием (технологические режимы изготовления: Трасплава=900^оС, температура подогрева частиц T_f =700^оС, время перемешивания t=3 – 6 минут). Наибольшей износостойкостью обладал КМ с V_f =3-4%.

Влияние объемной доли упрочнителя на линейный износ и коэффициент трения КМ на основе поршневого сплава Al25 представлен на рис. 7.14.

Введение в поршневые алюминиевые сплавы частиц SiC, SiO₂, TiC, Al₂О₃, ZrO₂ позволяет повысить износостойкость этих сплавов в 1,5 раза. Износостойкость алюминиевых сплавов с добавками ZrO₂, ZrSiO₄ приближается к износостойкости сталей (рис. 7.15).