Разработка и применение дисперсно-упрочненных алюмометрических композиционных материалов в машиностроении

24

АЛ25+2,5% SiC₃, двойной переплав

28

Видно что, с увеличением температуры предельная степень деформирования возрастает, аналогичный эффект вносит и прокатка в 2 прохода с промежуточным нагревом. При осадке можно отметить, что увеличение размера армирующих частиц и повторный переплав положительно сказывается на характеристиках деформируемости.

Особый интерес представляет оценка состояния композита после интенсивного пластического деформирования (ИПД), на установке типа Бриджмена при усилиях 5 и 6 ГПа, где применяли бойки со специальным углублением на нижней наковальне, на 3 и 5 оборотах при температуре 20⁰ С, степень деформации составляет соответственно 55 и 63%. Измерение прочностных показателей проводили при испытаниях на растяжение образцов в форме двойной лопатки, вырезанных электроискровым способом из исходных и продеформированных КМ, на испытательной машине ИММАШ при комнатной температуре со скоростью растяжения 2 х 10^-3с^-1. Испытания показали, что предел прочности при растяжении составляет для КМ составов, соответствующих № 1, 7, 24 табл. 1 в исходном (крупнокристаллическом) состоянии - 172-184 МПа; после ИПД - 341-395 МПа. Результаты измерения твердости и микротвердости образцов КМ и матрицы АМг-1 до и после ИПД представлен на рис. 6.

Размещено на http://www.allbest.ru/

а) б)

Рис. 6 Результаты измерения а) твердости и б) микротвердости до и после ИПД

Видно, что интенсивная деформация приводит во всех случаях к упрочнению материалов, причем в присутствии армирующих фаз достигнутое увеличение твердости оказывается большим для КМ.

Твердость и прочность, достигнутые в результате ИПД возрастают по сравнению с исходным крупнокристаллическим состоянием в 1,5-2 раза. Отмечен незначительный разброс микротвердости в радиальном направлении по исследуемой поверхности, что свидетельствует об увеличении однородности структуры. В результате ИПД материал приобретает ультрамелкозернистую структуру, обеспечивающую, кроме перечисленных особенностей, снижение интенсивности изнашивания в сухом трении против контртела из стали 40Х в 1,5 и более раз.

Способность к деформированию КМ существенно зависит от материала матрицы, содержания и размера армирующей фазы, качества межфазных связей, уровня остаточных напряжений и других факторов. Повысить степень допустимой пластической деформации удается при повышении прочности связи по границам раздела частица/матрица путем оптимизации состава материала матрицы и частиц, размера частиц; выбора технологических параметров изготовления (температуры расплава и вводимых частиц, скорости перемешивания, длительности выдержки до разливки, скорости кристаллизации); подготовки поверхности частиц путем травления, окисления, нанесения технологических покрытий на частицы (Cu, Ni, Ti, Fe); режимов термической обработки КМ с целью дисперсионного твердения матрицы или улучшения межфазных связей; дополнительного комбинированного воздействия (деформационное упрочнение матрицы, снятие межфазных напряжений, перераспределение армирующих фаз). Исследования структуры КМ после внешнего воздействия на материал показывают возможность повышения равномерности распределения армирующих компонентов (рис.7).

а) б)



в)

Рис. 7 Структура образца КМ АМг1-5%SiC₂₈ в исходном состоянии (а) и после плоской прокатки (б), Ч 200; распределение частиц в матрице по результатам оцифрования изображений (размер ячейки 100 мкм) (в)

Однородность распределения частиц в матрице отражается на механических свойствах КМ, а также на эксплуатационных характеристиках: обеспечивается стабильный коэффициент трения, уменьшается возможность задира. Чем равномернее распределены частицы керамики, тем выше антифрикционные свойства материала.

Установлено, что равномерность распределения армирующей фазы в литых КМ возрастает при увеличении размера и объемной доли частиц; при лучшей смачиваемости частиц расплавом; при повторных переплавах КМ; при кристаллизации с большой скоростью и под давлением.

При рассмотрении возможностей получения многослойного материала с композиционным слоем опробован метод плоской прокатки. Получены композиции «сталь - КМ (АМг1+5%SiC₂₈); АМг1 - КМ (АМг1+5%SiC₂₈); Д16 - КМ (АМг1+5%SiC₂₈). Метод прокатки выбран как наиболее доступный, простой и надежный для изготовления слоистого материала. Метод обеспечивает прочность сцепления слоёв за счёт диффузионных процессов в граничной зоне.

Диффузионные процессы, происходящие в зоне контакта, анализировали при помощи микрорентгеноспектрального анализа. Распределение элементов вблизи границы сталь-КМ (АМг1 + 5%SiC₂₈) после прокатки в вальцах RW с предварительным прогревом пакета до 340-350⁰С в течение 40 минут со степенью обжатия 40% и стабилизирующего отжига при температуре 250⁰С - 30 минут и последующего проглаживания в вальцах, показано на графике (рис. 8).

Рис. 8 Распределение элементов (Al и Fe) в зоне контакта образца сталь-КМ (АМг1-5%SiC), дистанция между т.1-т.17 3,5мкм

Из рис. 8 видно, что ширина переходной зоны, возникающей из-за диффузионного перераспределения химических элементов контактирующих фаз ~3 мкм.

Прочность полученного соединения анализировали по результатам испытаний на прямой отрыв и сдвиг. Полученное значение прочности сцепления слоев превышает 150 МПа. Испытания на сдвиг соединяемых слоев

показывают высокую сдвиговую прочность соединения. Увеличение степени обжатия приводит к увеличению ширины диффузионной зоны и соответственно, прочности сцепления слоев.

Методом плазменного напыления получены композиционные покрытия (АМг3+5%SiC₄₀) на подложке из конструкционной стали Ст3 и сплава Д16. Напыляемые частицы ускоряются в плазменной струе, при ударе интенсивно деформируются и образуют мелкокристаллический композиционный слой. Полученный таким образом слоистый материал перспективен для использования как износостойкий.

В результате проведенных экспериментов показана возможность получения биметалла КМ - сталь, КМ - алюминиевый сплав, что открывает возможности для изготовления слоистых деталей типа полуколец, вкладышей и втулок, расширения номенклатуры использования КМ как конструкционного материала в других слоистых конструкциях.

Литейные промышленные алюминиевые сплавы (АК12, АК9, АК7, АК5М, АК12М2МгН и др.) отличаются низкой или удовлетворительной механической обрабатываемостью резанием. Наличие армирующей фазы в литом алюминиевом сплаве вызывает дополнительные трудности в работе с литыми КМ, выражающиеся в быстром и значительном износе режущего инструмента, а также отклонениях по шероховатости и точности от заданных значений. Опробована резка КМ, армированных 10 об.% SiC, ленточными пилами с режущей кромкой из алмаза, зерен вольфрама, карбида вольфрама, быстрорежущей стали с покрытием из нитрида титана, а также различными отрезными кругами. Результаты исследований показали, что алмазные ленточные пилы имеют при обработке КМ лучшие показатели по производительности резки и стоимости. При резке отрезными кругами установлено, что используя более твердые круги, чем обычно, с прочной бакелитовой связкой можно достигнуть более высоких показателей. При неизменном связующем увеличение твердости зерен дает более высокую стойкость кругов. Испытание различных абразивных материалов показало, что лучшей для обработки является смесь электрокорунда и карбида кремния (50:50).

С целью решения проблемы токарной обработки деталей из КМ определен выбор режущего инструмента, его геометрии, режимов резания и состава смазочно-охлаждающих жидкостей. Например, обильный полив составами из смеси: олеиновой кислоты-7 %, канифоли-10 %, масла индустриального- 73 %, каустика (с = 1,73 г/см³) - 4,2 %, спирта денатурата-3,4 %, вода - остальное, для чернового и чистового точения и смеси сурепного (30%) и вазелинового (70 %) масел для тонкого точения предотвращает образование нароста на резце и повышает период его стойкости. При черновой и чистовой токарной обработке рекомендуется применение только твердосплавного или алмазного инструмента, при обточке наружных и торцевых поверхностей и расточке отверстий при черновой и получистовой обработке рекомендуются инструментальные материалы марок ВК6, ВК2, ВК3, Т30К4, ВК6-М, ВК3-М, ВК8. Для тонкой чистовой обработки рекомендуются алмазные резцы.

Определены оптимальные углы и радиусы резцов, а также режимы резания. Опыт изготовления деталей из КМ составов, опробованных в работе, на предприятиях ОАО «УТЕС», ОАО «Ковровский экскаваторный завод», ФГУП ВПО «Точмаш», ООО «Завод Автоприбор», ОАО «Заволжский моторный завод», и др. показал, что для успешного решения проблемы механической обработки КМ необходим правильный выбор режущего инструмента, его геометрии, режимов резания и СОЖ. Таким образом, детали из КМ могут быть изготовлены литьем, механической обработкой, деформационными технологиями, а так же сваркой и напылением.

IV. ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДИСПЕРСНО НАПОЛНЕННЫХ КМ

Лабораторные испытания образцов из КМ на трение и износ проводили по разным схемам (Гл. 2). Для машины трения МИ-1М типа `АМСЛЕР' и СМТ-1 выбрана схема нагружения - «диск - колодка». Диски, выполненные из стали 40Х, латуни Л63 (ГОСТ 17711-93), КМ, вращаются со скоростью 500 об/мин (линейная - 1,31 м/с); колодки из КМ неподвижно закреплены с заданным усилием. Испытания проводили в условиях сухого трения, с ограниченной смазкой (капельным методом - 5 капель через 5 минут) и при полноценной смазке машинным маслом ТМ-3-18. Машина МТУ-01, схема нагружения - «вращающаяся втулка по диску»; опробованы следующие варианты пар трения: КМ-сталь 45 с твердостью HRC ? 50; сталь 40Х - HRC ? 45, сталь Е 52100 - HRC60. Для оценки фрикционной теплостойкости (ГОСТ23.210-80) испытания проводили на установке УМТ-1 по схеме осевого нагружения кольцевых образцов ?_нар28 х ?_вн20 х h 16 мм при постоянных нагрузках от 70 до 180Н и скоростях скольжения, изменяемых в пределах от 0,38 до 1,88 м/с (300 - 1500 об/мин) по 15 минут испытаний на каждом этапе. Втулки были изготовлены механической обработкой опытных отливок из КМ и - для сравнения - из отливок матричных сплавов, антифрикционного алюминиевого сплава АО20-1 и бронзы Бр05Ц5С5. Контртела изготавливали из стали 40Х (НRC?45).

Основные закономерности, полученные в результате испытаний образцов КМ при различных условиях трибонагружения, согласуются между собой. Одной из важных трибологических характеристик является длительность приработки до установления стабильного трения, когда момент трения и температура в зоне трения незначительно изменяются во времени (Рис. 9). Стабилизация показателей процесса трения КМ в условиях смазки происходит через 80 (± 10) минут, что примерно на 10 минут больше, чем приработка бронзы в таких же условиях. Длительность приработки также значительно зависит от шероховатости контактирующих поверхностей, обеспечиваемой возможностями обработки КМ (см. Гл. 3). В условиях сухого трения приработка происходит в течение 30 минут и более. Коэффициент трения в этот период нестабилен и может изменяться в широком диапазоне.

После окончания приработки наступает период стабильного трения, когда физико-химические процессы, локализованные в поверхностных слоях, находятся в динамическом равновесии. Температура в контакте и продолжительность периода стабильного трения зависит от многих факторов: материала матрицы (сплавы системы Al-Si имеют более высокую фрикционную температуру), размеров деталей, формы трибоконтакта. С увеличением содержания армирующих частиц температура в зоне трения возрастает. То же наблюдается при росте нагрузки (рис. 9 в). Коэффициент трения с увеличением объемного содержания и размера частиц повышается (табл.3).

а)

б)

0,4 1 2 Нагрузка, Мпа в)

Рис. 9 Изменение температуры в зоне трения (машина МИ-1М, скорость 1,31 м/сек, контртело-сталь 40Х (HRC?45): а) АМг1+5%SiC₂₈ в условиях сухого трения, нагрузка 0,6 МПа (1), 1,5 МПа (2); б) при трении со смазкой: 1 - КМ АМг1+5%SiC₂₈, нагрузка 15 МПа; - КМ АК12+5%SiC₂₈, нагрузка 10 МПа; в) увеличение температуры в зоне контакта при увеличении приложенной нагрузки в условиях сухого трения (машина МИ-1М)

Таблица 3

Коэффициент трения КМ в паре со сталью

Материал матрицы	Армирующий наполнитель	Условия трения
	2,5 об. % SiC	5 об. % SiC
Д16	0,04	0,06	машина трения МИ-1М, 3 МПа, трение со смазкой, 500 об/мин
AK12M2MгH	0,55	0,75	машина трения УМТ-01, 0,23МПа, сухое трение, 300 об/мин

Все рассматриваемые КМ имеют коэффициенты трения, характерные для антифрикционных материалов (сплавов Бр05Ц5С5, АОМ20-1), но сохраняют их в значительно более широком диапазоне скоростей скольжения и нагрузок.

Введение в состав дисперсно наполненных КМ системы «алюминиевые сплавы - керамические частицы» графита снижает коэффициент трения и увеличивает износостойкость материала на 16 ч 25% в зависимости от состава материалов трибопары и условий трибонагружения.

Рентгеновский анализ состава поверхностных слоев после испытаний трибопар КМ со сталью 40Х в режиме стабильного трения показал, что на поверхности трения всех образцов присутствует материал контртела (Fe), однако в разных концентрациях: от 1,64 до 5,11 ат.%. Различия отражают условия трибоконтакта.

Металлографические исследования образцов КМ после трибоиспытаний показали, что уже при малых скоростях относительного перемещения трущихся тел (0,2 м/с) и малых нагрузках (70 Н) на поверхности трения в направлении скольжения формируются борозды пластического деформирования как результат абразивного действия неровностей контртела. Сдвиги наиболее заметны на неармированных образцах и менее выражены на образцах КМ, где керамические частицы, выполняя роль несущих элементов, препятствуют сдвиговой деформации матрицы (глубина борозд более 10 мкм с шагом между гребнями 0,2?0,5 мм). С другой стороны, те же твердые керамические частицы могут быть причиной переноса вещества контртела на поверхность КМ. При средних режимах нагружения на стадии установившегося изнашивания в полосах пластического деформирования образцов КМ появляются признаки структурной самоорганизации в виде ячеек размером 5-10 мкм, оконтуренных керамическими частицами размером ~ 1 мкм, что может быть результатом декогезии и разрушения частиц с последующим шаржированием их в матрицу.

Формирование на поверхности трения такого рода фрактальных структур можно определить как устойчивое промежуточное состояние, обеспечивающее высокую износостойкость образцов КМ. Ведущий механизм изнашивания на стадии формирования таких структур - абразивный. Абразивное действие могут осуществлять продукты изнашивания - оксиды алюминия, обломки контртела, выкрошившиеся армирующие частицы.

С увеличением параметров и длительности трибонагружения ширина полос, где формируются фрактальные структуры, и размеры их фрагментов уменьшаются. Одновременно от поверхности вглубь образцов расширяется зона пластических сдвигов и поворотов. Формирование этой зоны связано с действием сил трения и появлением на поверхности трения очагов схватывания. Ее ширина в образцах КМ зависит не только от механических свойств матриц при температурах разогрева при трении, но и от дистанции между армирующими частицами: чем больше эта дистанция, тем шире зона пластических сдвигов и поворотов. На заключительной стадии стабильного трения ширина этой зоны в КМ достигает 100-150 мкм, что позволяет говорить о выходе процесса изнашивания на макромасштабный, или объемный, уровень.

Как известно, завершающей стадией разрушения поверхностей трения является микроконтактное схватывание и задир, поэтому работоспособность антифрикционного материала можно оценить по параметрам задира или фрикционной теплостойкости. Обобщенные результаты испытаний на задир на установке УМТ-1 приведены в (табл. 4).

Таблица 4

Составы образцов КМ для трибоиспытаний и условия перехода в задир трибопары КМ/сталь 40Х в условиях сухого трения на установке УМТ-01 (ГОСТ 23.210-80)

№ п.п	Состав	НВ	Нагрузка Р, кг	f ср./К (t - время до задира, мин.)
				Скорость n, об/мин
				300	600	1000	1500
1	АМг1+5%SiC28	666	7	1,13/0,42*(5
2	AK12	624	7	0,5/1,62*(15	0,92/0,47*(1
3	АК12-5%SiC28 (40)	712	7				0,34/0,81*(1)
4	АК12-10%Al2O3 (40)	712	7			0,63/0,39*(2	0,54/0,42*(2,5
5			18	0,67/0,35*(1
6	AK12+5%C(60-100)	666	7	0,34/1,58*(2
7	АК12+ 5% Al2O3(40)+2,5%С(400)	639	7		1,17/0,52*(3		0,67/0,93*(15)
8	AK12+ 10%SiC(28)+5%C(63-100)	818	7			0,68/0,44*(3
9			14,4			0,64/0,75*(15)
10	АК12+5% базальта		7		1,25/0,85*(7	0,95/0,32*(10)
11	AЛ25	988	7			1,02/0,43*(4
12			10,8			0,84/0,58*(6
13	AЛ25+3%SiC28	1070	18				0,66/0,65*(15)
14	Д16	849	10,8			1,21/0,51*(2	0,61/0,89
15	Д16+5%SiC28	1110	7				0,78/1,41*(15)
16			10,8			0,48/1,00	0,63/1,24*(15)
17	Д16+7,5%Al3Ti+15%SiC28	1450	10,8				0,51/0,93*(12)
18	АОМ 20-1	170	7	0,70/0,83*(1

Примечания:

f ср. - средний коэффициент трения в режиме стабильного трения,

К - коэффициент нестабильности процесса:

К = f_max - f _min / f_ср, где t - время до задира, мин

Задиростойкость КМ существенно превосходит таковую образцов из матричных сплавов и антифрикционного сплава АОМ 20-1 (20% Sn, 1% Cu, остальное - Al). Наибольшую стойкость против схватывания обнаруживают КМ на базе матричных сплавов, имеющих наиболее высокие значения предела прочности и текучести, а также КМ с полиармированием наполнителями разной природы, в том числе КМ, где интерметаллидный наполнитель получен методом реакционного литья (in-situ). По результатам испытаний на задир одновременное введение в матрицу керамических частиц и частиц графита смещает точку перехода "нормальный режим - схватывание" в область более высоких значений осевой нагрузки и скоростей скольжения.

Просмотр на растровом электронном микроскопе поверхности образцов после задира показывает, что армирование заметно отражается на микрорельефе очагов схватывания. В присутствии керамических частиц очаги схватывания более фрагментированы, чем на неармированных образцах, вероятно, вследствие возрастания частоты чередования процессов схватывания и разрыва адгезионных связей. Введение в КМ частиц графита повышает сопротивление схватыванию, в очагах схватывания увеличивается доля площади относительного проскальзывания трущихся тел (рис. 10).

а б в

Рис. 10 Поверхность участков схватывания образцов АК12 (а), АК12 + 5%SiC (б) и AK12 + 5%SiC + 5%C (в)

Показатели износа образцов КМ в период стабильного трения минимальны. Так, за 5 часов непрерывного трения (23580 м) при испытании на машине МИ-1М износ колодок из КМ с разными матрицами и 5% частиц SiC₂₈ близок к нулевому значению. Результат объясняется тем, что на начальной стадии (первые 2 часа) наблюдается некоторое увеличение массы за счет налипания на колодку материала контртела (табл. 5)

Таблица 5

Изменение массы колодок из КМ (г) за два часа и пять часов трения со смазкой при нагрузке 1 МПа на машине трения МИ-1М

Материал	mн	m 2 часа	mн - m 2 часа	m 5 часов	mн - m 5 часов
АМг-1+5SiC28	4,3116	4,3128	-0,0012	4,3110	0,0006
Д16+5SiC28	4,6281	4,6298	-0,0017	4,6276	0,0005
AК12+5SiC28	4,3290	4,3308	-0,0018	4,3287	0,0003

Даже малая добавка частиц SiC значительно повышает износостойкость КМ по сравнению с матричными сплавами: при трении со смазкой интенсивность изнашивания образцов КМ на базе сплава Д16 примерно на порядок меньше, чем у матрицы; при трении без смазки при удельной нагрузке 0,7 МПа соответствующие интенсивности изнашивания различаются в 2,5 раза и на порядок меньше, чем таковая у бронзы (рис. 11).

а) б)

Рис. 11 Интенсивность изнашивания колодок в паре со сталью 40Х при трении на машине МИ-1М а) сухое трение, нагрузка 0,7 МПа, б) трение со смазкой, нагрузка 4,0 МПа

Низкая интенсивность изнашивания обнаружена также на образцах КМ с матрицей АК12, что может быть связано с наличием в сплаве АК12 кристаллов первичного и эвтектического кремния, выполняющих роль дополнительных армирующих элементов.

Образцы КМ с матрицей АМг1 изнашивались более интенсивно, чем с матрицей АК12, однако после проведения термообработки по оптимальному режиму (закалка в горячую воду от 500-550^оС, повторный нагрев 140^оС, 40 мин) достигнуто некоторое повышение износостойкости (Табл. 6). Испытания проводили на машине трения СМТ-1 с контртелом из стали 40Х (HRC ? 45) в условиях сухого трения при нагрузке 1,6 МПа. Здесь же приведены значения внутренних напряжений после трибоиспытаний, измерения на рентгеновской установке ДРОН-3, с усредненные для площади поверхности в 3 мм², диапазон измерения в глубину от 0,1 до 100 мкм.

Таблица 6

Интенсивность изнашивания КМ (I_m, 10^-6 г\м) и внутренние напряжения в КМ (у, МПа) до и после проведения термообработки образцов, испытанных на трение

Материал образца	До термообработки	После термообработки
	Im, 10-6 г\м	у, МПа	Im, 10-6 г\м	у, МПа
АМг1+2,5%SiC3	6	- 49±5	5,8	- 84±10
АМг1+5%SiC28	5,3	- 65±9	5	- 96±5

Улучшение свойств КМ на основе сплава АМг1 можно объяснить изменением состава и структуры межфазных границ и улучшением качества связи матрица-наполнитель.

Образцы КМ характеризуются наличием сжимающих (отрицательных) напряжений. В исходном состоянии величина внутренних напряжений меньше, чем после термообработки. В работах Иванова В.В., Карабекова М.М. и Колева К.С. установлено, что сжимающие напряжения положительно влияют на усталостную прочность и износостойкость материала.

КМ на основе сплава Д16 изменяют характеристики после термообработки за счет дисперсионного твердения матрицы. Оптимальным режимом, при котором достигается снижение интенсивности изнашивания против исходного в 1,6 раза, является закалка в воду от 495-500^оС, старение при 160^оС, 6 ч.

Необходимым требованием к материалам, работающим в трибопаре, как показано в работах Буше Н.А. и др., является обеспечение их совместимости и минимизация суммарной интенсивности изнашивания. Наиболее распространенными в изделиях машиностроения являются трибопары, в состав которых входит сталь. На рис.12 представлены результаты суммарного износа пар трения с КМ различных составов при различных условиях нагружения.

а)

б)

Рис. 12 Весовой износ пар трения «сталь-КМ» при испытаниях на машине МИ-1М, путь трения 9432м; а) при сухом трении с нагрузкой 0,8 МПа; б) при трении со смазкой при нагрузке 15 МПа. - износ стали, - износ КМ

Испытания на трение и износ изотропных КМ системы «алюминиевые сплавы - керамические частицы» показали высокую совместимость материалов в трибопарах КМ/сталь и их преимущества перед парой бронза-сталь не только по значениям износа и максимальной рабочей нагрузки, но и по стабильности коэффициента трения в рабочем режиме, а также устойчивости последнего при возрастании нагрузки.

Оптимальным решением для повышения износостойкости пар трения является полиармирование КМ. Так, введение в КМ состава АК12+5%Al₂O₃₍₄₀₎ и АК12+5%SiC₍₂₈₎ графита в количестве не более 5 об.% способствует снижению коэффициента трения, повышает износостойкость и долговечность узла трения. При этом улучшается обрабатываемость материала, следовательно, могут быть снижены затраты на оснастку и инструмент при изготовлении деталей узла. Графитовый наполнитель, являясь сухой смазкой, обеспечивает создание на поверхности контакта дополнительной защитной пленки, что позволяет использовать пару КМ по КМ в реальных узлах трения (показано в Гл.V на примере узла КУМРФ).

Таким образом, результаты испытаний КМ на трение и износ показывают, что целенаправленное регулирование триботехнических свойств КМ может быть достигнуто за счет выбора матричных сплавов с различным уровнем прочности и пластичности; введения в матрицу наполнителей различной природы, объемного содержания и размера; последующей термической или термомеханической обработки КМ. Ограничения по количеству армирующей фазы в КМ для условий трибоконтакта КМ/сталь определяет интенсивный износ контртела, соответствующий объемному содержанию частиц карбида кремния в 13-15%.

V. УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДИСПЕРСНО АРМИРОВАННЫХ АЛЮМОМАТРИЧНЫХ КМ ДЛЯ УСЛОВИЙ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА

В условиях развития рыночных отношений остро стоит проблема роста эффективности промышленного производства и улучшения качества продукции. В главе содержатся предложения по совершенствованию технологических процессов промышленного производства алюминиевых КМ, предназначенных для изделий современной техники.

Значительно повысить технологичность процесса и качество производимых литых КМ позволяет использование метода лигатур. По этому методу на первой стадии изготавливают пропиткой под давлением литой полуфабрикат с высоким содержанием армирующих частиц (более 10 об. %). Полученный концентрат добавляют в расплав и, механически перемешивая, снижают разбавлением матрицей объемную долю частиц в КМ до 3-6 об. %. Этот метод позволяет при равных концентрациях частиц поднять прочность КМ примерно в 1,2 раза.

В настоящее время в современную металлургию алюминиевых сплавов внедряют прогрессивный метод легирования таблетками или порошковыми брикетами (работы Шаповаловой О.М., Геращенко И.И. и др.). Такой же способ легирования может быть успешно использован в литейных цехах заводов как метод введения армирующих компонентов в концентрированном виде с высокоточным регулированием химического состава КМ.

Композиционные брикеты получали методом порошковой металлургии: изготовлением порошковой смеси и прессованием. Смеси оптимальных составов из частиц матричных сплавов, армирующих компонентов, добавок и присадок (пластификаторов, облегчающих процесс прессования) подвергали интенсивному перемешиванию, приводящему к механическому легированию.

Разработано устройство для механического легирования материалов на основе цветных сплавов частицами керамики (Патент № 67902 на полезную модель по заявке №2007110327. Приоритет полезной модели от 20.03.2007). Устройство обеспечивает высокую гомогенность шихты с однородным распределением частиц керамики.

Формирование брикета осуществляли при одностороннем прессовании шихты в специально разработанном приспособлении на гидравлическом прессе с требуемым давлением. Составы смесей и условия их прессования выбраны на основе экспериментов по определению способности полученных брикетов к взаимодействию с матричным расплавом с образованием КМ заданного состава.

Качество полученного материала обеспечивается за счет роста площади контакта порошковых частиц с расплавом и активизации диффузионных процессов, ускоряющих растворение и усвоение композиционной смеси. Отличительной особенностью процесса является универсальность введения необходимых армирующих компонентов, например, решается технологическая задача введения графита. Привлекательность процесса - в доступности и простоте. Разработанные технологии получения дисперсноупрочненных КМ на основе алюминиевых сплавов заданного состава в условиях промышленного производства переданы на ООО «Пластметпроект», г.Ульяновск, где был спроектирован и запущен участок литья алюмоматричных КМ.

Как уже было отмечено ранее, экономичным решением, отвечающим современным тенденциям в создании материалоемких конструкций, является изготовление градиентных КМ, получаемых методами центробежного литья, нанесения композиционных покрытий и прокаткой слоистых пакетов.

Метод центробежного литья для получения ГКМ на базе алюминиевых сплавов, армированных керамическими частицами опробован в лабораторных условиях. Поверхностные слои таких отливок с повышенной концентрацией армирующих фаз различной природы и состава обнаруживают при испытании на трение и износ высокие триботехнические свойства. Благодаря наличию неармированной части градиентные отливки обладают повышенной стойкостью против хрупкого разрушения. Однако развитие работ по производству ГКМ, полученных центробежным литьем, сдерживается из-за отсутствия заказов на реальные изделия такого рода и технических требований к ним. В настоящее время на базе ООО «Пластметпроект» подготовлен рабочий проект запуска участка градиентного литья.

ГКМ может быть изготовлен и твердофазным способом в виде биметаллического или многослойного листа с рабочим композиционным слоем. Потребность в биметаллической ленте с поверхностным антифрикционным слоем из КМ может оказаться достаточно большой. Из биметалличекой ленты «сталь-бронза» и «сталь-алюминий» изготавливают неразъемные, разъемные, открытые подшипники и упорные кольца, вкладыши, полувкладыши и многие другие изделия. Такие биметаллические подшипники скольжения нашли широкое применение в текстильном, легком, продовольственном машиностроении, авиационной, судостроительной, автомобильной и других отраслях народного хозяйства. Согласно работам Морковкина А.В., Петухова Ю.В., Столярова И.И., Ромашкина В.А и др. в ближайшие годы ожидается рост объемов потребления биметаллического проката. Проблемными моментами являются недостаточная износостойкость и высокая стоимость антифрикционного слоя. Внедрение сталеалюминиевой композиционной ленты позволит сократить экологически вредное производство сталебаббитовых вкладышей, повысить усталостную прочность и износостойкость изделий.

Биметаллическая полоса Ст3-АМг1+5%SiC длиной 200 мм получена прокаткой на ОАО «УТЕС», г. Ульяновск. Работа продолжается с целью получения различных биметаллических изделий с рабочим композиционным слоем. Предполагается изготавливать из биметалла подшипник 3182114 пиноли задней бабки металлобрабатывающего станка модели ЕМ-45, 1722; втулку свертную (ОСТ 1.10289-78); вкладыши коренного подшипника кривошипно-шатунного механизма двигателя (полуцилиндры) и др.

На базе Саратовского технического университета и производственной группы «Плазма-Поволжье» проведены эксперименты по получению композиционного покрытия АМг3+5% SiC₂₈ на стали и на сплаве Д16 методом плазменного напыления. Планируются работы по напылению алюмокерамических покрытий на базе ЗАО «Завод Акор ЕЭЭК», г.Ульяновск, для изготовления труб и соединительных деталей с защитным противокоррозионным композиционным покрытием. Трубы предназначенны для строительства тепловых сетей в соответствии с РД 153-34.0-20.518-2003.

VI. ЗАМЕНА ТРАДИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПАР ТРЕНИЯ НА КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Глава содержит примеры практического применения КМ в узлах трения скольжения и результаты замены традиционных триботехнических материалов на КМ. Представлены описания узлов и условий работы изделий автопрома; технологии получения и изготовления деталей из выбранных КМ; методики проверок, результаты стендовых испытаний, оценки работоспособности новых антифрикционных материалов. Для некоторых узлов проведена оценка экономической эффективности производимой замены.

Поршневая пара гильза - поршень в изделии «Компрессор автомобильный КПА-1» работает в условиях сухого трения. Компрессор разработан как модернизированный вариант насоса для создания избыточного давления в шинах машин. Работает от бортовой сети автомобиля. Сохранение создаваемого давления обеспечивается наличием запорного клапана. Нагнетание давления в рабочую зону осуществляется рабочей парой компрессора гильза - поршень. Пара работает в условиях сухого трения, допускается повышение температуры до 100⁰ С. Гильзу изготовливают из стали 40Х, поршень сборный с рабочей деталью - втулкой (компрессионным кольцом) из графитофторопластового материала 7в - 2А 200\140х130, ТУ-48-20-150-89. Предложена замена графитопластовой втулки на втулку из алюминиевого литейного КМ состава АК12+5% SiC₂₈+2,5%C₄₀₀ с целью увеличения срока службы и надежности изделия (рис. 13).

Пара КМ-сталь сохраняет работоспособность во всем объеме заданного ресурса (10000 рабочих циклов, или 1 080 000 м) и остается годной к дальнейшей эксплуатации, при этом ресурс работы изделия может быть увеличен на 40%, что отражено в Акте испытаний.

Рис. 13 Рабочая пара трения КПА-1 и график, демонстрирующий работоспособность узла с втулками из графитопласта и КМ

Клапан управления механизмом регулирования фаз системы газораспределения автомобиля семейства ВАЗ (КУМРФ). Клапан (рис. 14) обеспечивает переключение масляных магистралей системы фаз газораспределения двигателя. Диапазон температур окружающей среды от-40⁰ С до + 150⁰ С, рабочая жидкость - моторное масло. Безотказная работа клапана в условиях и режимах работы двигателя должна обеспечиваться в течение всего срока службы автомобиля (клапан не должен подвергаться техническому ремонту в течение 1 200 000 рабочих циклов). Контроль износа осуществляют по внешней утечке масла в полость головки цилиндров двигателя. Утечка масла при температуре 100⁰С и давлении 2 Бар не должна превышать по истечению срока службы 4,2 мл/мин (0,00007 л/с). Материал клапана и поршня клапана должен быть одинаковым и обладать стойкостью к бензину, маслам и антифризу.

Изготовление рабочей пары из КМ (АК12+5%SiC+2,5%С) для замены аналогичной пары, традиционно выполняемой из бронзы БрАЖН10-4-4, обеспечивает снижение веса узла в 1,3 раза, снижение затрат на материал в 10 раз при сохранении требуемых по техническим условиям параметров по надежности изделия, выраженной в достаточной герметичности, контролируемой по величине утечки масла через фланцы клапана (имеется Акт испытаний).

Рис. 14 Рабочая пара трения КУМРФ и график, отражающий работоспособность узлов из бронзы и КМ в диапазоне работы до 1 200 000 циклов (268000 м)

Деталь «Кольцо блокирующее синхронизатора коробки передач» (рис. 15) обычно выполняется из антифрикционной латуни ЛС-59-1. Трение осуществляется в трансмиссионном масле ТСП-15К (ГОСТ23652-73). Максимальная скорость вращения 1600 об/мин, радиальная нагрузка (нагрузка прижима) 100Н, нормальная удельная нагрузка 5 МПа.Предлагаемая замена латуни на КМ АК9+3-4%SiC₂₈ или АЛ25+3,5%SiC₂₈ позволит снизить вес детали в 3 раза (в коробке передач имеется от шести до двенадцати колец) и значительно удешевить изделие при условии оптимизации технологического процесса (точное литье).

Рис. 15 Кольцо блокирующее синхронизатора коробки передач из КМ

Втулка дисковых ножниц раскройного комплекса. Замена бронзовой втулки (БрОЦ) на втулку из КМ АК9 + 5% SiC + 1,25% С позволяет обеспечить бесперебойную работу и увеличить срок службы изделия в 3 раза (рис. 16).

а) б) в)

Рис. 16Дисковые ножницы раскройного комплекса ДИН (а); втулка, выполненная из КМ (б); втулка, установленная в рабочий узел (в)

Втулка подшипника двигателя станка токарного высокой точности с числовым программным управлением типа ТПК-125ВН1. Изготовление втулки из литого КМ состава В124-8об.% Si₃N₄ взамен БрОЦ позволяет снизить вес в 3 раза и увеличить ресурс работы на 35% по сравнению с базовым вариантом.

Втулка рейки рулевого управления автомобиля NissanQ Max, изготовлена из КМ на основе алюминиевого сплава А99+10%Ti, армированного 5% частиц SiC размером 28 мкм. Установлено, что использование втулки из КМ в рассматриваемых условиях позволяет выполнить все требования, предъявляемые к узлу, обеспечив его работоспособность, увеличить жизненный цикл детали на 40% за счет сочетания свойств, реализуемых в материале: высокой ударной вязкости, жесткости и износостойкости (имеется Акт испытаний).

Поршень устройства амортизатора задней подвески автомобиля ВАЗ-2109. Замена материала поршня (СЧ35) на литой КМ АК12 + 5% SiC₂₈+2,5%C₄₀₀ позволила обеспечить все требуемые характеристики амортизатора, повысить ресурс работы на 35%, а также облегчить конструкцию.

На разной стадии технологической проработки находятся следующие изделия:

- втулки авиационного компрессора АК-50 (рис. 17);

- кольца двигателя внутреннего сгорания (рис. 18);

- поршень насоса ножного - НВН - 1;

- шайба упорного подшипника коленчатого вала - передняя, с композиционным поверхностным слоем толщиной 0,25 мм на стальной основе.



Рис. 17 Рабочий узел авиационного компрессора АК-50

Рис. 18 Поршневая пара двигателя внутреннего сгорания, кольца из стали и КМ

В таблице 7 представлены сводные данные по результатам замены традиционных материалов на дисперсно наполненные алюмоматричные КМ.

Представленные данные о реальных условиях эксплуатации трибоузлов (при полноценной, ограниченной смазке и без нее; при трении по стали, латуни и КМ; с различными по значению усилиями и скоростями) подтверждают возможность и перспективность применения КМ как альтернативы бронзам, латуням, а в некоторых случаях полимерным материалам, чугунам и сталям. Изготовление деталей реальных изделий из КМ, их стендовые и натурные испытания свидетельствуют о целесообразности применения последних в изделиях взамен традиционно используемых материалов. В результате замены материалов достигается повышение допустимых параметров трибонагружений, увеличение срока службы изделий, снижение веса, снижение затрат на материалы.

Разработанные рекомендации по изготовлению изделий из КМ переданы заинтересованным предприятиям. Результаты исследований используются в учебном процессе в Ульяновском государственном техническом университете при обучении студентов старших курсов, магистров и аспирантов.

Таблица 7

Результаты, достигнутые при замене традиционных материалов на КМ

№ пп	Наименование узла	Условия трения	Заменяемый материал	Состав КМ	Результаты замены
1	Компрессор автомобильный КПА-1	Сухое	Графитопласт 7в - 2А 200\140х130	АК12+5%SiC28+2,5%C400	Увеличение срока службы на 40%. Снижение себестоимости в 2,3 раза
2	Втулка двигателя станка ТПК-125ВН1	Сухое	БрОЦ	В124+ 8% Si3N4 3-5	Увеличение срока службы на 35%, снижение веса втулки в 3 раза. Снижение себестоимости в 3,6 раза
3	Клапан управления механизмом распределения фаз КУМРФ	Полноценная смазка	БрАЖН 10-4-4	АК12+5%SiC28+2,5%C400	Снижение веса в 3 раза, более стабильная работа. Снижение себестоимости в2 раза
4	Кольцо синхронизатора	Полноценная смазка	ЛС-59-1	АК9+3%SiC28	Снижение веса в 3 раза. Снижение себестоимости в 2,2 раза
5	Втулка дисковых ножниц раскройного комплекса	Сухое	БрОЦ	АК9+5% SiC28+ 1,25%C400	Отсутствие не желательной деформации, увеличение износостойкости на 50%, снижение стоимости в 10 - 15 раз
6	Поршень амортизатора подвески	Полноценная смазка	СЧ35	АК12+5%SiC28+2,5%C400	Увеличение ресурса работы на 40 %, снижение веса
7	Втулка рулевого управления	Сухое	Техническое железо	А99+10%Ti+ 5% SiC28	Увеличение ресурса работы на 40%

Основные результаты и выводы

В результате проведения комплексных исследований предложена научно обоснованная методология решения научно-технической проблемы - повышения надежности и долговечности трибосистем за счет использования в парах трения дисперсно упрочненных композиционных материалов (КМ) на основе алюминиевых сплавов. Проведенные лабораторные испытания КМ позволили выработать научные и технические решения, заключающиеся в установлении составов композиционных материалов, и оптимальных режимов их изготовления, обеспечивающих требуемый комплекс свойств в условиях эксплуатации. Эти решения позволяют повысить надежность и снизить материалоемкость деталей, в том числе работающих в подвижных сопряжениях механизмов и машин, сократить затраты благодаря замене на КМ традиционно используемых триботехнических материалов (бронз, латуней).

Реализация поставленной в диссертационной работе цели по разработке технологий, обеспечивающих создание КМ триботехнического назначения с заданным уровнем свойств для удовлетворения потребительских запросов, опробованию дискретно армированных КМ с алюминиевыми матрицами в реальных трибосопряжениях, оптимизации на базе экспериментальных данных и стендовых испытаний структуры, свойств и методов изготовления КМ триботехнического назначения - позволяет создавать материалы, максимально удовлетворяющие эксплуатационным требованиям.

1. На основе анализа литературных данных о применении дисперсно упрочненных КМ в изделиях машиностроения определены востребованность новых материалов и факторы, сдерживающие их массовое потребление; систематизированы основные области применения; оценена экономическая целесообразность замены традиционных материалов триботехнического назначения на КМ.

2. Исследованы структура и определены механические свойства дисперсно упрочненных частицами керамики КМ на основе алюминиевых сплавов, полученных по литейным технологиям: методом механического замешивания частиц в расплав; методом лигатур; методом реакционного литья, при котором наполнитель синтезируется между исходными компонентами непосредственно в процессе изготовления КМ (in-situ); методом насыпных композиционных брикетов. Установлено, что введение в алюминиевые расплавы дисперсных тугоплавких наполнителей способствует уменьшению дендритного параметра отливок. Модифицирующая роль частиц керамики обусловлена ограничением объемов расплава, в которых проходит ликвация. Частицы металлоподобных карбидов и интерметаллидов оказывают модифицирующее влияние на литую структуру КМ как центры кристаллизации. КМ, получаемые в процессах реакционного литья in-situ при добавлении в алюминиевый расплав металлических реакционно активных порошков (Fe, Ti, Zn, Ni и др.) характеризуются протеканием интенсивных экзотермических реакций, результатом которых является образование новых армирующих интерметаллидных фаз (чаще всего Al₃Ме). Саморазогрев матричного расплава в ходе этих реакций позволяет ввести в КМ высокое объемное содержание керамических частиц (более 15 об.%).

3. Уровень механических свойств КМ зависит от механических свойств исходных компонентов - наполнителей и матричных сплавов, объемного соотношения компонентов, фракционного состава и распределения наполнителя в матрице, прочности связи между матрицей и наполнителем. В общем случае модуль упругости и твердость КМ выше, а прочность при растяжении и пластичность КМ ниже, чем у матричных сплавов. Увеличение однородности распределения частиц в матрице отражается на механических свойствах КМ и на эксплуатационных характеристиках: обеспечивается стабильный уровень твердости, прочности, износостойкости, уменьшается возможность задира. Установлено, что равномерность распределения армирующей фазы в литых КМ возрастает при лучшей смачиваемости частиц расплавом; при увеличении размера и объемной доли частиц; при повторных переплавах КМ; при кристаллизации с большой скоростью и под давлением.

4. При проведении стандартных испытаний для оценки литейных свойств КМ установлено, что с увеличением содержания частиц жидкотекучесть композиционных расплавов в сплаве снижается. Температура, при которой достигается оптимальная заполняемость формы, возрастает с увеличением содержания частиц. Значения усадки при введении частиц керамики (до 5% от общего объема КМ) изменяются незначительно, и при расчетах можно оперировать значениями в диапазоне, характерном для матричных сплавов (0,9-1%). При повышении содержания армирующей фазы до 10% наблюдается заметное снижение показателей усадки (до 0,5%). Дисперсно армированные алюмоматричные КМ не обнаруживают склонности к горячеломкости.

5. Анализ состояния КМ, проверенных на соответствие эксплуатационным требованиям, предъявляемым к деталям, работающим в агрессивных средах, согласно ТУ 4571-120-00232934-97 позволил рекомендовать материал для использования в деталях труб и соединительных деталей тепловых сетей, магистральных газо-, нефте- и водопроводов, включая горячее водоснабжение.

6. Разработаны технологии изготовления КМ в условиях литейного производства, обеспечивающие заданный уровень механических и эксплуатационных свойств: метод лигатур и механического замешивания. Метод введения армирующих элементов в концентрированном виде (порошковыми брикетами) обеспечивает высокоточное регулирование химического состава КМ. Осуществлен вариант полиармирования, позволяющий насыщать материал твердыми смазками заданного содержания (графит 63-100 и 400 мкм).

7. Выявлены особенности механической обработки КМ. Определен выбор режущего инструмента, его геометрии, режимов резания и состава смазочно-охлаждающих жидкостей для достижения требуемых характеристик обрабатываемых поверхностей.

8. По результатам лабораторных испытаний композиционных материалов системы «алюминиевые сплавы - частицы керамики» на трение и износ, сформулированы общие закономерности поведения КМ при трибонагружении. Армирование матриц высокопрочными, высокомодульными частицами керамики способствует увеличению несущей способности, расширению интервала трибонагружения по допустимым скоростям скольжения, температурам в трибоконтакте; увеличению стойкости против схватывания. Все рассматриваемые КМ имеют коэффициенты трения, характерные для антифрикционных материалов (сплавов Бр05Ц5С5, АОМ20-1), но сохраняют их в значительно более широком диапазоне скоростей скольжения и нагрузок.

Формирование на поверхности трения фрактальных структур определяет устойчивое промежуточное состояние, обеспечивающее высокую износостойкость образцов КМ. Ведущий механизм изнашивания на стадии формирования таких структур - абразивный. Абразивное действие могут осуществлять продукты изнашивания - оксиды алюминия, обломки контртела, выкрошившиеся армирующие частицы.

Задиростойкость КМ существенно превосходит таковую образцов из матричных сплавов и антифрикционного сплава АОМ 20-1 (20% Sn, 1% Cu, остальное - Al). Наибольшую стойкость против схватывания обнаруживают КМ на базе матричных сплавов, имеющих наиболее высокие значения предела прочности и текучести, а также КМ с полиармированием наполнителями разной природы, в том числе КМ, где интерметаллидный наполнитель получен методом реакционного литья (in-situ).

После проведения термообработки по оптимальному режиму достигнуто повышение износостойкости КМ на основе сплава АМг1 за счет изменения состава и структуры межфазных границ и улучшения качества связи матрица-наполнитель. КМ на основе сплава Д16 изменяют характеристики после термообработки за счет дисперсионного твердения матрицы.

КМ с более прочной матрицей имеют лучшие трибологические характеристики. В полиармированных образцах КМ системы Al-SiC-C керамические частицы обеспечивают несущую способность и износостойкость; графитовый наполнитель, являющийся сухой смазкой, повышает антифрикционные свойства КМ. Введение в состав дисперсно наполненных КМ графита 5 об.% снижает коэффициент трения и увеличивает износостойкость материала на 16 ч 25% в зависимости от состава материалов трибопары и условий трибонагружения.

9. Натурные испытания на трение и износ изотропных КМ системы «алюминиевые сплавы -- частицы керамики» показали высокую совместимость материалов в трибопарах КМ/сталь и их преимущества перед парой бронза-сталь не только по значениям износа и максимальной рабочей нагрузке, но и по стабильности коэффициента трения в рабочем режиме, а также по устойчивости последнего при возрастании нагрузки. Показано, что увеличение размера и объемного содержания частиц в матрице снижает износ деталей из КМ, однако при этом увеличивается износ сопряженного контртела и коэффициент трения. Показана необходимость оптимизации объемного содержания частиц в КМ по условиям эксплуатации. Впервые экспериментально подтверждена возможность применения литых КМ системы алюминиевые сплавы - частицы керамики в узлах трения механизмов и машин в паре со сталью в условиях с ограниченной смазкой и в паре КМ-КМ при трении со смазкой.

10. Определен комплекс внешних воздействий, позволяющих управлять изменением механических и эксплуатационных свойств КМ. К ним относятся: термическая обработка, пластическая деформация и ИПД. Повысить деформационную способность КМ удается путем оптимизации состава (материал матрицы и частиц, размер частиц); выбора технологических параметров изготовления КМ; нанесения технологических покрытий на частицы; режимов термической обработки (для дисперсионного твердения матрицы, улучшения межфазных связей, снятия межфазных напряжений). Показаны возможности повышения износостойкости КМ за счет интенсивного пластического деформирования (ИПД) методом кручения под давлением. Метод обеспечивает интенсивное измельчение структуры до субмикронного уровня, что приводит к резкому увеличению прочностных показателей и положительно сказывается на трибохарактеристиках (увеличиваются контактные нагрузки, расширяется диапазон допустимых скоростей скольжения за счет перераспределения структурных составляющих и роста прочности).

11. Решением, отвечающим современным тенденциям в создании материалоемких конструкций, является изготовление градиентных КМ методами центробежного литья, нанесения композиционных покрытий и прокаткой слоистых пакетов. Методом центробежного литья изготовлены КМ составов алюминиевые сплавы-частицы SiC, Al₂O₃, B₄C, а также полиармированные КМ с частицами SiC+С, Al₂O₃+С. Разработаны технологии получения биметаллов «КМ - сталь» и «КМ - алюминиевые сплавы» методом плоской прокатки. Результаты экспериментальных исследований по получению биметаллов с рабочим слоем из КМ могут быть использованы при разработке промышленных технологий биметаллических подшипниковых вкладышей. Получены износостойкие покрытия из КМ на основе алюминиевых сплавов, упрочненных частицами карбида кремния, методом электроплазменного напыления.

12. Результаты научного исследования реализованы в реальных изделиях и конструкциях. Разработаны технологии изготовления деталей из КМ для трибоузлов. КМ различных составов на основе практически всех групп алюминиевых сплавов (литейные, деформируемые упрочняемые и не упрочняемые термической обработкой, твердые растворы, ковкие и высокопрочные), а также полиармированные и слоистые композиции опробованы при различных условиях трения. Разработаны рекомендации по использованию КМ системы «алюминиевые сплавы - твердые частицы керамики» как в действующих узлах трения, так и в проектируемых. Показаны преимущества пары трения КМ системы «алюминиевые сплавы - частицы керамики / сталь» перед парой «бронза / сталь» не только повесовым характеристикам, значениям износа и выдерживаемой нагрузки, но и по стабильности и надежности работы в рабочем режиме. Определены предельные трибопоказатели стабильной работы узлов при разных условиях эксплуатации. Намечены узлы из номенклатуры деталей машиностроения и транспорта, в которых целесообразна замена традиционных материалов рабочих деталей на КМ. Результат исследований и проектные процедуры используются в практике проектирования ООО «Пластметпроект».