Затуловский А.С., Каранда Е.А., Лакеев В.А., Щерецкий В.А.

(Физико-технологический институт металлов и сплавов НАНУ, г. Киев)

(kompozit@ptima.kiev.ua)

При изготовлении композиционного материала использовали алюминиевый сплав следующего состава (масс.%): Si 6,46; Fe 1,25; Mn 0,21; Mg 0.55; Cu 3,67; Ti 0,049. В качестве армирующих элементов была применена смесь бронзовой и медной стружки .

Металлографические исследования изготовленных из полученного ЛКМ шлифов показали наличие высокой степени адгезии бронзовой и медной армирующей фазы к матричному сплаву. Местами стружка взаимодействует с алюминием или частично даже растворяется в нем. При этом бронза замещается образующимся сплавом Al-Сu, имеющем Нm₅₀ср= 465кг/мм² (lim 412-588 кг/мм²).

Матричный сплав представлен дендритами  a - твердого раствора сложного состава, игольчатой эвтектикой a+Si. Присутствуют включения CuAl₂ и скелетные кристаллы a(AlFeSi). Микротвердость матрицы колеблется в пределах 104-136 кг/мм² при Нm₂₀ср= 115 кг/мм².

Использованная стружка имеет различный состав. Однофазная бронза, имеющая Нm₂₀ср= 150 кг/мм² при lim= 147-153 кг/мм² и медный сплав при Нm₂₀ср= 139кг/мм² и lim= 127-165 кг/мм².

Определены значения коэффициента трения и величины износа при постоянной нагрузке - 5 кгс и изменяющейся скорости скольжения. Опыты проводили как в условиях сухого трения, так и при использовании смазки. Испытания показали, что при трении моносплава наблюдался сильный перенос материала на поверхность контртела, начинающийся с нагрузки 10 кгс. Имеет место значительный износ образцов, величина которого колеблется в пределах 120-180 мкм/км, как при сухом трении, так и в случае использования смазки. С возрастанием скорости скольжения, износ увеличивается. Повышается и коэффициент  трения, величина которого составляет 0,48-0,8. При армировании алюминиевого сплава бронзовой стружкой, значительно снижаются показатели как коэффициента трения, так и износа. Трибопоказатели у композиционного материала при увеличении скорости скольжения, также улучшаются. Однако, они по абсолютному значению ниже, чем у моносплава. Так, коэффициент трения снижается в 1,8-2,3 раза, а величина износа в 4-15 раз по сравнению с матричным сплавом.

Полученные данные, как по технологичности получения ЛКМ системы алюминиевый сплав – бронзовая стружка, так и по трибохарактеристикам, однозначно свидетельствуют о перспективности указанного экономноармированного композита.