Исследование структуры и механизмов изнашивания твердых смазочных покрытий системы TiN–Pb

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Получены композитные твердые смазочные покрытия TiN–Pb толщиной ~2 мкм методом одновременного распыления Ti- и Pb-катодов двух раздельных магнетронов на титановом сплаве ВТ6. Содержание Pb в покрытии в среднем составляет ~12 ат. %. Внутренний слой покрытия характеризуется равномерным распределением Pb, а верхний – наличием островков с повышенным содержанием Pb. Морфология поверхности покрытия глобулярная, преимущественно содержит кристаллиты нанометрового размера. Отсутствие столбчатой структуры в покрытиях связано с высоким содержанием Pb, который не растворяется в TiN матрице и прерывает рост кристаллитов. Рентгенофазовый анализ показал наличие в покрытиях фаз Pb, PbO и TiN, дифракционные линии которых уширены, что свидетельствует о размере кристаллитов покрытия ~10–20 нм. Трибологические испытания покрытия TiN–Pb проводили в условиях малоамплитудного трения – фреттинг-износа в широком диапазоне изменения параметров нагружения. В режиме полного скольжения коэффициент трения составил ~0.25. При переходе из режима полного скольжения в режим возвратно-поступательного скольжения энергия, рассеиваемая при трении, падает более чем в три раза, что отражается и в резком снижении коэффициента трения с 0.25 до 0.05.

Об авторах

А. А. Лозован

Московский авиационный институт (Национальный исследовательский университет)

Автор, ответственный за переписку.
Email: loz-plasma@yandex.ru
Россия, 125993, Москва

С. Я. Бецофен

Московский авиационный институт (Национальный исследовательский университет)

Email: maxim.lyakhovetskiy@mai.ru
Россия, 125993, Москва

С. В. Савушкина

Московский авиационный институт (Национальный исследовательский университет)

Автор, ответственный за переписку.
Email: sveta_049@mail.ru
Россия, 125993, Москва

М. А. Ляховецкий

Московский авиационный институт (Национальный исследовательский университет)

Автор, ответственный за переписку.
Email: maxim.lyakhovetskiy@mai.ru
Россия, 125993, Москва

Л. Н. Лесневский

Московский авиационный институт (Национальный исследовательский университет)

Email: maxim.lyakhovetskiy@mai.ru
Россия, 125993, Москва

И. А. Николаев

Московский авиационный институт (Национальный исследовательский университет)

Email: maxim.lyakhovetskiy@mai.ru
Россия, 125993, Москва

Ю. С. Павлов

Московский авиационный институт (Национальный исследовательский университет)

Email: maxim.lyakhovetskiy@mai.ru
Россия, 125993, Москва

Е. П. Кубатина

Московский авиационный институт (Национальный исследовательский университет)

Email: maxim.lyakhovetskiy@mai.ru
Россия, 125993, Москва

Л. Е. Агуреев

АО ГНЦ “Центр Келдыша”

Email: maxim.lyakhovetskiy@mai.ru
Россия, 125438, Москва

Список литературы

  1. Патент на изобретение 2 416 675 (РФ) Способ формирования композитных твердосмазочных покрытий на рабочих поверхностях узлов трения / Лесневский Л.Н., Тюрин В.Н., Ушаков А.М. Московский авиационный институт. 2011. 7 с.
  2. Aouadi S.M., Luster B., Kohli P., Muratore C., Voevodin A.A. // Surf. Coat. Technol. 2009. V. 204. № 6. P. 962. https://www.doi.org/10.1016/j.surfcoat.2009.04.010
  3. Aouadi S.M., Gao H., Martini A., Scharf T.W., Muratore C. // Surf. Coat. Technol. 2014. V. 257. P. 266. https://www.doi.org/10.1016/j.surfcoat.2014.05.064
  4. Кондратьев В.А., Лесневский Л.Н., Тюрин В.Н., Ушаков А.М. // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2004. № 2. С. 49.
  5. Lesnevskii L.N., Lezhnev L.Yu., Lyakhovetskii M.A. et al. // J. Machinery Manufacture Reliability. 2017. V. 46. P. 25. https://www.doi.org/10.3103/S1052618817010101
  6. Turkin A.A., Pei Y.T., Shaha K.P. et al. // J. Appl. Phys. 2010. V. 108. № 9. P. 094330-1. https://www.doi.org/10.1063/1.3506681
  7. Hasegava H., Kimura A., Suzuki T. // Surf. Coat. Technol. 2000. V. 132. № 1. P. 76. https://www.doi.org/10.1016/S0257-8972(00)00737-4
  8. Yoo Y., Le D.P., Kim J.G. et al. // Thin Solid Films. 2008. V. 516. № 11. P. 3544. https://www.doi.org/10.1016/j.tsf.2007.08.069
  9. Betsofen S.Ya., Plikunov V.V., Petrov L.M., Bannykh I.O. // Aviation Industry. 2007. № 4. P. 9.
  10. Tan S., Zhang X., Wu X., Fang F., Jiang J. // Appl. Surf. Sci. 2011. V. 257. № 6. P. 1850. https://www.doi.org/10.1016/j.apsusc.2010.08.114.
  11. Chang Ch.-L., Lin Ch.-T., Tsai P.-Ch., Ho W.-Y., Wang D.-Y. // Thin Solid Films. 2008. V. 516. № 16. P. 5324. https://www.doi.org/10.1016/j.tsf.2007.07.087.
  12. Discerens M., Patscheider J., Levy F. // Surf. Coat. Technol. 1998. V. 108. P. 241. https://www.doi.org/10.1016/S0257-8972(98)00560-X.
  13. Блинков И.В., Волхонский А.О., Лаптев А.И., Свиридова Т.А., Табачкова Н.Ю., Белов Д.С., Ершова А.В. // Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2013. № 2. С. 55. https://www.doi.org/10.17073/1997-308X-2013-2-54-59
  14. Yea F., Suna X. // Prog. Nat. Sci.: Mater. Int. 2018. V. 28. № 1. P. 40. https://www.doi.org/10.1016/j.pnsc.2018.01.001.
  15. Семенов А.П., Цыренов Д.Б., Семенова И.А., Смирнягина Н.Н. Синтез нанокристаллических покрытий TiN–Cu на принципе сопряжения процессов вакуумно-дугового испарения Ti и магнетронного распыления Cu в вакуумной установке ВУ-1Б. Издательства БНЦ СО РАН. Сборники, 2018. 134 с.
  16. Lozovan A.A. et al. // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2018. V. 52. № 39. https://www.doi.org/10.1088/1757-899X/387/1/012048
  17. Лозован А.А., Бецофен С.Я., Ляховецкий М.А., Павлов Ю.С., Грушин И.А., Кубатина Е.П., Николаев И.А. // Известия вузов. Цветная металлургия. 2021. Т. 27. № 4. С. 70. https://www.doi.org/10.17073/0021-3438-2021-4-70-77
  18. Guleryuz C.G., Krzanowski J.E., Veldhuis S.C., Fox-Rabinovich G.S. // Surf. Coat. Technol. 2009. V. 203. P. 3370.
  19. Suciu C.V., Uchida T. // Parallel Grid Cloud Internet Computing. 2010. P. 560. https://www.doi.org/10.1109/3PGCIC.2010.96.
  20. Lesnevskiy L.N., Lyakhovetskiy M.A., Savushkina S.V. // J. Friction Wear. 2016. V. 37. № 3. P. 268. https://www.doi.org/10.3103/S1068366616030107
  21. Fouvry S., Kapsa Ph., Vincent L. // Wear. 1996. V. 200. № 1. P. 186. https://www.doi.org/10.1016/S0043-1648(96)07306-1
  22. Ma L., Eom K., Geringer J., Jun T-S., Kim K. // Coatings. 2019. V. 9. №. 8. P. 501. https://www.doi.org/10.3390/coatings9080501
  23. Fouvry S., Kapsa Ph., Vincent L. // Fretting Fatigue: Current Technol. Practices. ASTM STP 2000. 1367. P. 49. https://www.doi.org/10.1520/STP14721S
  24. Kapsa P., Fouvry S., Vincent L. // Wear Mechanisms Mater. Practice. 2005. P. 317. https://www.doi.org/10.1002/9780470017029.ch13
  25. Holleck H., Schier V. // Surf. Coat. Technol. 1995. V. 76. № 1. P. 328. https://www.doi.org/10.1016/0257-8972(95)02555-3
  26. Liu A., Deng J., Cui H., Chen Y., Zhao J. // Int. J. Refractory Metals Hard Mater. 2012. V. 31. P. 82. https://www.doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2011.09.010

© А.А. Лозован, С.Я. Бецофен, С.В. Савушкина, М.А. Ляховецкий, Л.Н. Лесневский, И.А. Николаев, Ю.С. Павлов, Е.П. Кубатина, Л.Е. Агуреев, 2023