Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Влияние структурированных конгломератов из оксидов и нитрида на структуру и свойства композитов на основе Fe – Cr – Mn – Mo-сплава

Максим Сергеевич Коновалов, Владимир Иванович Ладьянов, Марина Ивановна Мокрушина, Павел Георгиевич Овчаренко

Аннотация


Исследованы металломатричные композиты на основе Fe – Cr – Mn – Mo-сплава, полученные методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в варианте алюмобаротермии. Показано, что армирующие частицы в композите представляют собой структурированные конгломераты, в которых можно выделить две области: центральную (преимущественно состоит из оксида магния) и периферийную (преимущественно из нитрида алюминия). Повышение содержания неметаллической фазы приводит сначала к увеличению количества однотипных, преимущественно одиночно расположенных включений (при 1,09 – 1,73 % (масс.) фазы), а затем они объединяются в группировки (при 1,90 – 3,38 %(масс.) фазы). Установлено влияние концентрации структурированных конгломератов на механические свойства и износостойкость при сухом трении композитов.


Ключевые слова


металломатричный композит; Fe – Cr – Mn – Mo-сплав; структура; износостойкость; прочность; твердость; алюмобаротермия

Полный текст:

PDF

Литература


Regis Amandine, Linares Jean-Marc, Arroyave-Tobon Santiago, Mermoz Emmanuel. Numerical model to predict wear of dynamically loaded plain bearings // Wear. 2022. V. 508 – 509. Art. 204467. DOI: 10.1016/j.wear.2022.204467

Zhao Xianzhong, Fang Cheng, Chen Yiyi, Zhang Yida. Failure behaviour of radial spherical plain bearing (RSPB) joints for civil engineering applications // Eng. Fail. Anal. 2017. V. 80. P. 416 – 430. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2017.07.002

Wollmann T., Nitschke S., Klauke T. et al. Investigating the friction, wear and damage behaviour of plain bearing bushes of the variable stator vane system // Tribol. Int. 2022. V. 165, Art. 107280. DOI: 10.1016/j.triboint.2021.107280

Yadav Ekta, Chawla V. K. An explicit literature review on bearing materials and their defect detection techniques // Materials Today: Proceedings. 2022. V. 50, Is. 5. P. 1637 – 1643. DOI: 10.1016/j.matpr.2021.09.132

Pattnayak M. R., Ganai P., Pandey R. K. et al. An overview and assessment on aerodynamic journal bearings with important findings and scope for explorations // Tribol. Int. 2022. V. 174. Art. 107778. DOI: 10.1016/j.triboint.2022.107778

Бурковская Н. П., Севостьянов Н. В., Болсуновская Т. А., Ефимочкин И. Ю. Совершенствование материалов для подшипников скольжения двигателей внутреннего сгорания (обзор) // Труды ВИАМ. 2020. № 1(85). С. 78 – 91. DOI: 10.18577/2307-6046-2020-0-1-78-91

Guangqiang Shi, Xiaodong Yu, Hui Meng et al. Effect of surface modification on friction characteristics of sliding bearings: A review // Tribol. Int. 2023. V. 177. Art. 107937. DOI: 10.1016/j.triboint.2022.107937

Korshunov L. G., Noskova N. I., Korznikov A. V. et al. Effect of severe plastic deformation on the microstructure and tribological properties of a babbit B83 // Phys. Metals Metallog. 2009. V. 108, Is. 5. P. 551 – 559. DOI: 10.1134/S0031918X0911012X

Патент России № 2522914. Аустенитно-ферритная сталь с высокой прочностью / Л. А. Мальцева, Т. В. Мальцева, А. В. Левина и др. // Бюл. 2014. № 20.

Kumar Ashwani, Jayabalan Bhagyaraj, Singh Chetan et al. Processing and properties of yttria and lanthana dispersed ODS duplex stainless steels // Mater. Sci. Eng. A. 2022. V. 837. Art. 142746. DOI: 10.1016/j.msea.2022.142746

Meza A., Macía E., Chekhonin P. et al. The effect of composition and microstructure on the creep behaviour of 14Cr ODS steels consolidated by SPS // Mater. Sci. Eng. A. 2022. V. 849. Art. 143441. DOI: 10.1016/j.msea.2022.143441

Macía E., García-Junceda A., Serrano M. et al. Effect of mechanical alloying on the microstructural evolution of a ferritic ODS steel with (Y – Ti – Al – Zr) addition processed by Spark Plasma Sintering (SPS) // Nucl. Eng. Technol. 2021. V. 53, Is. 8. P. 2582 – 2590. DOI: 10.1016/j.net.2021.02.002

Li Yanfen, Nagasaka Takuya, Muroga Takeo et al. High-temperature mechanical properties and microstructure of 9Cr oxide dispersion strengthened steel compared with RAFMs // Fusion Eng. Des. 2011. V. 86, Is. 9 – 11. P. 2495 – 2499. DOI: 10.1016/j.fusengdes.2011.03.004

Durand Anthony, Sornin Denis, Taché Olivier et al. Stability of untransformed ferrite in 10Cr ODS steel // J. Nucl. Mater. 2023. V. 574. Art. 154146. DOI: 10.1016/j.jnucmat. 2022.154146

Spartacus Gabriel, Malaplate Joël, De Geuser Frédéric et al. Nano-oxide precipitation kinetics during the consolidation process of a ferritic oxide dispersion strengthened steel // Scr. Mater. 2020. V. 188. P. 10 – 15. DOI: 10.1016/j.scriptamat. 2020.07.003

Wilms Markus B., Rittinghaus Silja-Katharina, Goßling Mareen, Gökce Bilal. Additive manufacturing of oxide-dispersion strengthened alloys: Materials, synthesis and manufacturing // Prog. Mater. Sci. 2023. V. 133. Art. 101049. DOI: 10.1016/j.pmatsci.2022.101049

Bo Wu, Ibrahim M. Z., Sufian Raja et al. The influence of reinforcement particles friction stir processing on microstructure, mechanical properties, tribological and corrosion behaviors: a review // J. Mater. Res. Technol. 2022. V. 20. P. 1940 – 1975. DOI: 10.1016/j.jmrt.2022.07.172

Vidit Mathur, Subramanya R., Prabhu B. et al. Reinforcement of titanium dioxide nanoparticles in aluminium alloy AA5052 through friction stir process // Advances in Materials and Processing Technologies. 2019. V. 5, Is. 2. P. 329 – 337. DOI: 10.1080/ 2374068x.2019.1585072

Titus Thankachan, K. Soorya Prakash. Microstructural, mechanical and tribological behavior of aluminum nitride reinforced copper surface composites fabricated through friction stir processing route // Mater. Sci. Eng. A. 2017. V. 688. P. 301 – 308. DOI: 10.1016/j.msea.2017.02.010

Ashish Kumar Srivastava, Nagendra Kumar Maurya, Amit Rai Dixit et al. Experimental investigations of A359/Si3N4 surface composite produced by multi-pass friction stir processing // Mater. Chem. Phys. 2021. V. 257. Art. 123717. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2020.123717

Dorofeev G. A., Karev V. A., Kuzminykh E. V. et al. Manufacture of high-nitrogen corrosion-resistant steel by an aluminothermic method in a high-pressure nitrogen atmosphere // Russian Metallurgy (Metally). 2013. V. 2013. P. 1 – 10. DOI: 10.1134/S0036029513010047

Dorofeev G., Karev V., Goncharov O. et al. Aluminothermic Reduction Process under nitrogen gas pressure for preparing high nitrogen austenitic steels // Metall. Mater. Trans. B. 2019. V. 50, Is. 2. P. 632 – 640. DOI: 10.1007/ s11663-018-1499-x

Lad’yanov V. I., Dorofeev G. A., Kuz’minykh E. V. et al. Synthesis of high-nitrogen steel by SHS Reduction with aluminum // Steel in Translation. 2019. V. 49, Is. 2. P. 102 – 109. DOI: 10.3103/S0967091219020104

Лякишев Н. П., Плинер Ю. Л., Игнатенко Г. Ф., Лаппо С. И. Алюминотермия. М.: Металлургия, 1978. 424 с.

Рудой Е. М. Формула Гриффитса и интеграл Черепанова-Райса для пластины с жестким включением и трещиной // Вестник НГУ. Серия: Математика, механика, информатика. 2010. Т. 10, № 2. С. 98 – 117.

Nazarov S. A., Specovius-Neugebauer M. Use of the energy criterion of fracture to determine the shape of a slightly curved crack // J. Appl. Mech. Tech. Phys. 2006. V. 47, Is. 5. P. 714 – 723. DOI: 10.1007/s10808 – 006 – 0108-y

Ицкович Г. М. Сопротивление материалов: Учеб. для учащихся машиностроит. техникумов: 7-е изд., испр. М.: Высшая школа. 1986. 352 с.

Jin Liu, Yongtao Zou, Guodong David Zhan et al. Is the hardness of material harder than diamond reliable? // J. Mater. Sci. Technol. 2023. V. 144. P. 111 – 117. DOI: 10.1016/j.jmst. 2022.10.018




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2024.7.35-42


© Издательский дом «Фолиум», 1998–2025