Введение
1. Обзор литературы
1.1. Алюминиевые сплавы
1.2. Антифрикционные материалы
2. Используемые материалы и методы их исследования
3. Результаты исследований
3.1. Влияние состава порошковой смеси и режима ее спекания на структуру, механические и трибологические свойства композитов (Al-12Si)- Sn
3.2. Исследование влияния деформационной обработки методом горячего доуплотнения (ГД) на структуру и механические свойства спеченных композитов (Al-12Si)- Sn
3.3. Экспериментальное определение силы трения и интенсивности изнашивания спечённого композита Al-12Si-40Sn
Заключение
Список использованной литературы.
Сплавы системы Al-Si, известные как силумины, широко применяются в в различных отраслях промышленности. Хорошие литейные свойства и, в первую очередь - высокая жидкотекучесть, являются главными преимуществами силуминов перед другими литейными алюминиевыми сплавами [1]. Помимо жидкотекучести, кремний также эффективно улучшает износостойкость алюминиевых сплавов, поскольку их структура удовлетворяет принципу Шарпи для износостойких антифрикционных материалов. Однако использовать в узлах трения силумины можно только при наличии большого количества в них смазки, поскольку Si заметно ухудшает теплопроводность алюминия. В результате поверхность трения сплавов Al-Si в отсутствии жидкой смазки быстро нагревается, деформируется, и начинает схватываться с контртелом [1,2].
Интенсивность изнашивания алюминиевой матрицы может быть понижена, если в её состав ввести мягкий металл, включения которого могут выдавливаться на поверхность, размазываться по ней и предотвращать пару трения от изнашивания схватыванием [3]. В качестве такой добавки наиболее часто используется олово, и сплавы Al-Sn нашли широкое применение в качестве антифрикционных материалов в подшипниках скольжения.
Однако содержание олова в литых промышленных алюминиевых сплавах ограничивают 20 вес. % (ГОСТ 14113-78) по причине дезинтеграции алюминиевой матрицы оловянными прослойками и вызванным ею снижением их несущей способности. Недавно было обнаружено [4], что решить проблему получения алюминиевых сплавов с гораздо более высоким содержанием олова, сохранив при этом связанность алюминиевого каркаса, можно с помощью методов порошковой металлургии. В результате предельная концентрация олова в спеченных композитах Al-Sn, при которой алюминиевый каркас остается связанным, достигает 50 вес. %. [5].
В случае спекания композитов Al-Si-Sn вводить в эту смесь непосредственно частицы кремния с целью упрочнения ими алюминиевой матрицы является бесперспективным, поскольку жидкое олово будет разделять реагенты и препятствовать их диффузионному взаимодействию. Кроме того, кремний плохо смачивается оловом даже при температуре выше плавления алюминия, поэтому адгезионные границы “Si-Sn” будут являться слабыми местами в таком композиционном материале (КМ) [6]. По этому, в настоящей работе использовались брикеты, полученные из смеси порошков олова с порошками быстро закристаллизованного сплава эвтектического состава (Al- 12Si). Кремний при этом будет равномерно распределен непосредственно в алюминиевых частицах, образующих в широком концентрационном интервале Sn непрерывные цепочки, которые при спекании трансформируются в прочный непрерывный каркас.
Таким образом, целью настоящей работы было исследование влияния режима спекания и последующей деформационной обработки методом горячего доуплотнения на структуру, механические и трибологические свойства композитов (Al-12Si)-xSn.
Исходя из цели работы, были поставлены следующие задачи:
1. Определить составы смесей порошков Al-12 вес. % Si с различным содержанием олова, а также режимы их спекания, позволяющие получать высокоплотные композиты с устойчивой к внешним деформационным воздействиям алюминиевой матрицей.
2. Исследовать влияние последующей деформационной обработки методом горячего доуплотнения (ГД) на структуру и механические свойства спеченных композитов (Al-12Si)-xSn.
3. Исследовать влияние содержания олова на трибологические свойства спеченных и подвергнутых последующему горячего доуплотнению композитов (Al-12Si)-xSn.
Основные результаты, полученные в настоящей работе, и выводы можно сформулировать следующим образом:
Жидкофазное спекание прессовок из смеси порошков сплавов (Al-12Si) и Sn не позволяет значительно снизить их пористость, но приводит к существенному повышению пластичности образцов.
Метод спекания брикетов из смеси распылённых порошков сплава (Al- 12Si) и олова с последующим их горячим доуплотнением позволяет получать прочные износостойкие композиты на алюминиевой основе.
С увеличением содержания в них олова до 40 вес. % прочность полученных материалов плавно снижается, но их износостойкость при сухом трении при этом возрастает.
С ростом давления, значение коэффициента трения исследуемых образцов заметно снижается, а интенсивность изнашивания возрастает.
