Алюмоматричные композиты с дисперсным керамическим наполнителем SiC в процессах и трибопарах сухого трения

• Автор: Семёнов, Алексей Борисович
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 198 с. : ил.

Глава 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1. Абразивный износ и фрикционное поведение многофазных сплавов и композитов

1.2. Изнашивание при скольжении и трении АКМ

1.3. Анализ работы матричных сплавов и АКМ в трибосопряжении с учетом

теории совместимости трибопары

1.3.1 Основные положения теории совместимости трибопар

1.3.2. Экспериментальные исследования совместимости материалов трибопар, в которых использованы алюмоматричные композиты
1.3.3. Обоснование выбора условий работы алюминиевого композита для тормозного диска скоростного поезда

1.3.4. Использование литых АКМ в тормозных дисках автомобиля в США и Канаде

1.4. Особенности структуры поверхностных слоев алюминиевых сплавов и алюмоматричных композитов при трении с высокими нагрузками
1.5. Новые способы сварки и глубокой поверхностной обработки материалов трением и перспективы их применения в машиностроении
1.5.1. Процесс и инструменты для его осуществления
1.5.2. Структура и свойства материала, подвергнутого СТП и ЛМП
1.6. Выбор и обоснование направлений исследований
Глава II. СТРУКТУРА И СВОЙСТВА АКМ. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ СТЕНДОВЫХ ИСПЫТАНИЙ ВЕНТИЛИРУЕМЫХ ТОРМОЗНЫХ ДИСКОВ ИЗ АКМ
2.1. Методики исследования и свойства АКМ в литых дисках
2.2. Общие требования к трибопаре “диск из АКМ-контртело”

2.3.Техническая справка ОАО ВАЗ ТС-33838/2112-35 по результатам испытаний вентилируемых тормозных дисков, изготовленных из упрочненного алюминиевого сплава
2.4. Исследование материала дисков после стендовых испытаний
Глава III. МЕТОДИКА И РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ИЗНОСА АКМ И КОНТРТЕЛ В ПАРАХ СУХОГО ТРЕНИЯ
3.1.Испытательная установка УМТ-1 и особенности испытаний по схеме "кольцо - кольцо "
3.2. Моделируемые материалы тормозного диска и накладки тормоза
3.3. Определение износа, интенсивности изнашивания, коэффициента трения и температуры саморазогрева
3.4. Пример регистрации и обработки результатов измерений.
Пары трения АКМ Т1 — СГ7КМ
3.5. Анализ результатов исследования и рекомендации по выбору контртел
для тормозного диска из литого АКМ
ГЛАВА IV. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТОВ ОБОСТРЕНИЯ И ПОРОГОВЫХ ЗНАЧЕНИЙ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТРЕНИЯ, ТЕМПЕРАТУР И МОЩНОСТЕЙ ТРЕНИЯ. УПРАВЛЕНИЕ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕМ ВДАЛИ ОТ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОГО РАВНОВЕСИЯ
4.1. Самоподобные преобразования “третьего тела” при интенсивном изнашивании
4.2. Структурная приспособляемость и моменты обострения в паре “АКМ -ТИИР403”
4.3. Диссипативные процессы и структурные изменения в объеме поверхностного слоя АКМ
4.4. Структурообразование вдали от термодинамического равновесия, трибологический процесс и пороговые состояния материала, определяющие эффективность работы узлов сухого трения

ГЛАВА V. НЕУСТОЙЧИВЫЕ ДИНАМИЧЕСКИЕ СОСТОЯНИЯ
МАТЕРИАЛА В ПАРЕ СУХОГО ТРЕНИЯ - ОСНОВА НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ УЛУЧШЕНИЯ СВОЙСТВ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СПЛАВОВ И КОМПОЗИТОВ
5.1. Фронтальная поверхность трения в процессах СТП и ЛМП
5.2. Экспериментальное изучение процессов переноса у фронтальной поверхности инструмента по состоянию микроструктуры перемешиваемого металла
5.3. Состав, структура и механические свойства перемешанного
металла
Выводы
Литература
Приложение
Приложение
Непосредственно под поверхностью трения формируется “бесструктурная” зона. Для этой зоны характерно почти полное отсутствие частиц SiC тех размеров, которые типичны для нижерасположенной зоны, и присутствие многочисленных трещин, расположенных параллельно или под углом к поверхности трения. Установлено, что эта зона в композите представляет собой механически перемешанный слой.
Предложенная авторами работы схема типичного строения подповерхностных зон в исследованных композитах показана на рис. 1.27.
Перемешанный слой, непосредственно примыкающий к поверхности трения, имел твердость заметно более высокую, чем основной АКМ, и содержал Fe-фазу, А1 и SiC, причем максимальный размер частиц SiC не превышал 2 мкм. Температура вспышки по расчетам авторов лежит в интервале 130-220°С для А1 и 360-540°С (в зависимости от нагрузки) для композита Al-40%SiC. С этими температурами связывают появление “Debris”, формируемых на поверхности и содержащих значительное количество железа. По мнению авторов, механическое перемешивание требует турбулентного пластического течения.
Перемешанный слой не обнаруживается в А1 образцах, что позволило авторам сделать заключение, что возникновение турбулентного течения в композите связано с взаимодействием твердых частиц (осколков) SiC с твердым стальным диском в ситуации нестабильности пластического течения матрицы. Для образования перемешанного слоя должна быть превышена величина критической деформации композита, которая сильно зависит от объемной доли наполнителя (рис. 1.28).
Эксперименты авторов данной работы показали, что толщина перемешанного слоя, формируемого в одних и тех же условиях нагружения, также зависит от объемной доли наполнителя и она тем меньше, чем выше содержание частиц SiC.
Геометрические и фазовые характеристики перемешанного слоя непосредственно отражаются на скорости изнашивания композитов.