Файл: Кацура, А. А. Высокотемпературное трение окисных керамик на основе корунда.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.10.2024
Просмотров: 32
Скачиваний: 0
Ния при 600°, но за сравнительно длительный период ра боты. Эта температура может быть снижена, если в кон такте с графитом будет работать более легко восстанавли вающийся окисел или же корунд, легированный таким окислом.
Возможность практинеского использования описанно го выше эффекта может быть расширена, если учесть, что окислы могут применяться в качестве поверхностных по крытий на деталях из конструкционных материалов на основе металлов, а графит в виде «вставок», вводимых в
поверхность металла тем или иным способом, например, контактным эвтектическим плавлением [132].
Описанный принцип осуществления «смазки» графи товых материалов при трении в вакууме и инертных сре дах при высоких температурах имеет более общий харак тер, и низкие трение и износ могут обеспечиваться при поступлении в зону трения в результате реакций с сопря женной поверхностью пли между отдельными фазами участвующих в трении материалов других активно сни жающих трение графита веществ (газов, паров и т. д.). Снижающие трение графита газообразные вещества доста точно хорошо известны, и задача сводится к выбору ма териалов, вступающих при заданных условиях треиия в химическое взаимодействие с графитом с образованием необходимых для снижения трения веществ в нужных количествах [133].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Созданы установки и разработаны методики испыта ний, позволившие осуществить исследование трения ту гоплавких окислов при высоких температурах (до 1500°С) в вакууме и на воздухе, которые могут быть также ис пользованы для комплексного исследования трения и из носа других тугоплавких материалов в различных средах
вшироком диапазоне условий испытаний.
Врезультате проведенных исследований впервые по лучены температурные зависимости коэффициента тре ния поликрпсталлических керамик па основе окислов алюминия и магния и определены основные факторы, влияющие на трение этих материалов при температурах до 1500°С в вакууме (10-4 — 10-5 тор) и на воздухе.
Полученные данные позволяют сделать выводы о тем пературных областях применения испытанных полпкристаллическпх окислов. Корундовые керамики в одно именном сочетании с высокой чистотой поверхности могут быть применены в узлах трения при сравнительно невы соких температурах и обеспечивать высокую износостой кость. Однако появление незначительных повреждений по
верхностей сопровождается резким возрастанием коэффи циента трения и быстрым износом.
Применение корундовых керамик в одноименном соче^_ тании в узлах трения с высокой чистотой поверхности при высоких температурах (> 1000°С) в вакууме должно приводить к быстрому повреждению поверхностей из-за высокого коэффициента трения, обусловленного терми чески активируемой адгезией. Эти же керамики, но при чистоте поверхностей порядка V 4 — V 6, обеспечиваю щей быстрое образование прослойки мелкодисперсных частиц износа, будут иметь коэффициент трения при
109
температурах > 1000°С ~ 0,4—0,3 и сравиптельио не высокий пзиос.
На треипе и износ окисной керамики существенное влия ние оказывает применяемый для обработки поверхностей трения абразив и степень его удаления. Оставшиеся в порах керамики частицы абразива способствуют началу быстрого износа поверхностей. При использовании для обработки окисной керамики алмаза можно рекомендовать прокаливание на воздухе до 1200°С, что обеспечивает полное удаление внедрившихся частиц алмаза и способст вует повышению твердости керамики («закалка»).
Керамики на основе корунда, обладающие большей твердостью, имеют более высокие коэффициенты трения, но меньший износ.
Полученные результаты по треишо корундовой кера мики по металлам могут быть полезны при создании пар трения с использованием окисных керамик для работы при высоких температурах. Эти результаты имеют также непосредственное отношение к обработке металлов абра зивным инструментом и минералокерампческими рез цами.
Значительный интерес представляют результаты, по лученные при трении корундовой керамики по графиту. Обнаруженный эффект значительного снижения трения
врезультате трпбохимических процессов, происходящих
взоне трения при высоких температурах, может быть использован при создании антифрикционных материалов и сопряжений для работы при высоких температурах в вакууме и инертных газовых средах.
Проведенные исследования свидетельствуют о том, что корундовые керамики являются перспективными кон струкционными материалами для высоких температур), могущими успешно работать в условиях переменной среды (в вакууме и окислительных средах). Возможности приме нения окислов для деталей, работающих с трением, суще ственно расширяются в связи с развитием различных мето дов нанесения покрытий (плазменного, катодным распы лением и т. п.).
ЛИТЕРАТУРА
1. А . П . Семенов, В. В. Поздняков. Методика и некоторые резуль таты исследования трения и адгезиоппого взаимодействия при высоких температурах в вакууме н газовых средах.— Сб. «Структура и свойства жаропрочных металлических мате риалов». М., «Наука», 1967.
2.D. Н. Buckley and R . L. Johnson. The Influence of Crystal
Structure and some Properties of Hexagonal Metals on Friction
and Adhesion.— Wear, 1968, 11, N 6.
3. M . F. Amatcau and W. A . Glaeser. Survey of Materials for High—
Temperature Bearing |
and Sliding Applications.— Wear, 1964, |
|
7, |
N 5. |
высоких температурах. М. ИЛ, 1962. |
4-5. |
Исследования при |
|
•6. П. П. Калиткин, |
Ф. Я . Харитонов. Мпнералокерампка |
|
ЦМ-332 как конструкционный материал в машиностроении.— Сб. «Новые материалы в машиностроении». М., «Машинострое ние», 1967, стр. 376.
7. Г. И. Фукс. Каменные подшипники. М., НИИЧАСПРОМ,
1968.
8. J. В. Wachtman and L. Н. Maxwell. Plastic Deformation of
Ceramic-Oxide Single Crystals.— J. Amer. Ceram. Soc., 1954, 37, 291.
9.J. B. Wachtman and L. II. Maxwell. Plastic Deformation of
Ceramic-Oxide Single Crystals.— J. Amer. Ceram. Soc., 1957, 40, 377.
10.П. Бриджмен. Исследование больших пластических деформа
ций и разрывов. М., ИЛ, 1955, стр. 144.
11.F. Р . Bowden, J. Е. Young, G. W. Rowe. Ргос. Roy. Soc., Ser. A,
1952, 212, 485.
12.F. P. Bowden. Proc. Roy. Soc., Ser. A, 1953, 217, 462.
13.R . F. King and D. Tabor. The Strength Properties and Frictio nal Behaviour of Brittle Solids.— Proc. Roy. Soc., Ser. A, 1954,
223, 225.
14.R . P . Steijn. On the Wear of Sapphire.— J. Appl. Phys., 1961,
32, 1951.
15.R. P. Steijn. Sliding and Wear in Ionic Crystals.— J. Appl.
Phys., 1963, 34, 419.
16.F. P. Bowden, C. A . Brookes and A . E. Ilanwell. Anisotropy of
Friction in Crystals.— Nature, 1964, 203, 27.
17.F. P. Bowden and C. A . Brookes. Frictional Anisotropy in Nonmetallic Crystals.— Proc. Roy. Soc., Ser. A, 1966, 295, 244.
IS. M. F. Amateau and / . W. Spretnak. Plastic Deformation in
Magnesium Oxide Crystals Subjected to Rolling Contact Stres ses.— J. Appl. Phys., 1963, 34, 2340.
19.R. P. Steijn. Friction and Wear of Rutile Single Crystals.—
ASLE Trans., 1969, 12, N 1, 21.
20.R. P. Steijn. Friction and Wear of Single Crystals.— Wear,
1964, 7, 48.
21.E. J. Duwell. Friction and Wear of Single Crystal Sapphire on
Steel.— J. Appl. Phys., 1962, 33, 2691.
22.E. J. Duwell and H. C. Buizke. Microscopical Observation of Wear Surfaces on Sapphire.— J. Appl. Phys., 1964, 35, 3385-.
23.E. J. Duwell and H. C. Buizke. The Effect of Interface Compo
sition |
on the Wear Rate of Sapphire.— ASLE Trans., |
1964, 7, |
|
N 1, |
101. |
|
|
24. E. J. Duwell. The Effect of Sliding Speed |
on the Rale |
of Wear |
|
of Sapphire of Steel.— Wear, 1966, 9, N |
5, 363. |
|
|
25. |
E. J. Duwell. Wear Rates on Rutile and Spinel Single Crystals |
||||||
|
in |
Water-lubricated |
Slide Interfaces.— ASLE |
Trans., |
1969, |
||
|
12, |
N |
1, 34. |
|
|
|
|
26. |
N. S. |
Eiss and R . C. Fabiniak.[Chemical and Mechanical Mecha |
|||||
|
nisms |
in Wear |
of |
Sapphire on Steels.— J. |
Amer. |
Ceram. |
|
|
Soc., |
1966, 49, |
221. |
|
|
|
|
27.F. P. Bowden and A . E. Banwell. The Friction of Clean Crystals
Surfaces.— Proc. Roy. Soc., Ser. A, 1966, 295, 233.
28.D. H. Buckley. Friction Characteristics in Vacuum of Single and Polycrystalline Aluminium Oxide in Contact with them selves and with Various Metals.— ASLE Trans., 1967, 10, N 2, 134.
29.31. L. Rronberg. Plastic Deformation of Single Crystals of Sap phire: Basal Slip and Twinning. — AcLa metallurg., 1957, 5, 507.
30.С. H. Riesz and II. S. Weber. Mechanism of Wear of Nonmetallic Materials.— Wear, 1963, 6, N 1, 81.
31.С. II. Riesz and H. S. Weber. Friction and Wear of Sapphire.—
Wear, 1964, 7, N 1, 67.
32.Ф. 17. Боуден, Д. Тейбор. Трепне и смазка твердых тел. М.,
«Машиностроение», 1968.
33.С. A . Brookes and A . G. Atkins. The Friction and Hardness of
Refractory Compounds. Plansee Proceedings 1964, Metals for the Space Age, 5-th Plancee Seminar, June, 1964, p. 22.
34.К. P. Zeman and L. F. Coffin. Friction and Wear Refractory
Compounds.— ASLE Trans., 1960, 3, N 2, 191.
35.D. J. Baldwin and G. W. Rowe. Tube Investments Res. Lab.
Rept, N 113. Cambridge, 1960.
36.К. M. Taylor et al. Development of a Ceramic Rolling Contact
Bearing for High Temperature Use.— Wear, 1963, 6, N 3, 226.
37.ill. B. Peterson and S. F. Murray. Frictional Behaviour of Cera mic Materials.— Metals Engineering Quarterly, 1967, 7, N 2, 22.
38.L. B . Sibley and С. M. Allen. Friction and Wear Behaviour of
Refractory Materials at High Sliding Velocities and Tempera ture.— Wear, 1962, 5, N 4, 312.
39.X . X . Роу. Исследование методов повышения износостойкости
керамических материалов для газовых подшипников.— Про блемы трения и смазки, 1968, 90, № 4, 192.
112
40.Mechanical Properties of Non-Melallic Crystals and Polycrys tals.— Proc. Brit. Ceram. Soc., 1966, N 6.<
41.С. Ф. Муррей, M . В. Петерсон. Подбор материалов для вы
сокотемпературных газовых подпшшшков с самоустанавлпвающпмпся вкладышами.— Проблемы тренпя и смазки, 1968, 90, № 4, 178.
42. L. F. Coffin. A Fundamental Study |
of Synthetic |
Sapphire as |
a Bearing Material.— ASLE Trans., |
1958," 1, N 1, |
108. |
43.A . M. Исаев, II. II. Зорев, Л. К. Кучма. Резаппе металлов ке
рамическим инструментом. М., Машгнз, 1952.
44.П. П. Грубое, М. П. Цыганова. Керамические резцы. М., Труд-
резервлздат, 1952.
45.П. А . Маркелов. Резание металлов инструментами с керами
ческими пластинками. М., Оборонгиз, 1960.
46.А . Гибсон. Износ металлокерамнческнх инструментов. М.,
ВНИИИ, 1960.
47.II. Ф. Кунин, В. И. Меламед, Ю. Г. Кудрявцев. Коэффициент
трения it изиос мпнералокерампкп ЦМ-332 в паре с некоторыми металлами.— Вестник машиностроения, 1960, № 8, 32.
48.IO. Г. Кудрявцев, В. II. Меламед, А . С. Мельников. Производ
ство и применение в мннералокерамическпх изделии в маши ностроении.— М.— Свердловск, Машгнз, 1962.
49.С. И. Мишкинд. Некоторые вопросы трения в паре металл —
окпсная керамика.— Труды III Всес. конф. по трешно н из носу в машинах, т. II. М., Изд-во АН СССР, 1960.
50.II. М. Павлушкин. Труды МХТИ им. Д. И. Менделеева,
вып. XXIV, 1957.
51.М. В. Peterson and R. Е. Lee. Sliding Characteristics of the-
Metal-Ceramic Couple.— Wear, 1964, 7, N 4, 334.
52.С. И. Лебедева. Определение микротвердости минералов. М.,
Изд-во АН СССР, 1963.
53.Г. А . Ильинский. Определение мпкротвердостп минералов ме
тодом вдавливания. Л., Изд-во ЛГУ, 1963.
54.Л. А . Шрейнср. Твердость хрупких тел. М.—Л.. Изд-во АН
СССР, 1949.
55.II. 10. Икорникова. Методика нсследованпя микротвердости ко
рунда.— Сб. «Микротвердость». Изд-во АН СССР, 1961, стр. 100.
56.И. 10. Икорникова, И. А . Пикунова. Предварительное иссле
дование микрохрупкости корунда.— Сб. «Мпкротвердость». Изд-во АН СССР, 1961, стр. 226.
57.J. И . Westbrook. Temperature Dependence of Strength and
Brittleness of Some Quartz Structures.— J. Amer. Ceram. Soc., 1958, 41, 433.
58.В. Ф. Миладзе, В. В. Кармен, И. А . Григорьева. Методика оп
ределения мнкрохрупкостн п мпкротвердостп хрупких мате риалов.— Абразивы и алмазы, 1965, № 5.
59.Л. А . Шрейнер п др. Механические и абразивные свойства
горных пород. М., Гостоптехиздат, 1958.
60.J. И. Westbrook and Р. Y. Yorgensen. Indentation Creep оГ
Solids.— Trans. ASME, 1965, 233, 425.
61.В. H. Скуратовский, В. В. Джемелинский, В. А . Борисенко..
Некоторые вопросы выбора материалов для инденторов при-
113