Вплив CrB₂ на зносостійкість та адаптаційні механізми при сухому терті керамік систем  ZrB₂–SiC та ZrB₂–MoSi₂ в парі зі сталевим контртілом

Анотація

Досліджено можливість використання ультрависокотемпературних керамік систем ZrB₂–SiC та ZrB₂–MoSi₂ з домішками CrB₂ і без них як антифрикційних матеріалів для роботи в умовах сухого тертя при високих швидкостях і навантаженнях. Процес тертя вивчено при низько- та високошвидкісному ковзанні по сталевому контр­тілу при швидкостях 2, 4, 6 м/c та навантаженнях 0,8, 1,2, 2 МПа. Структуру та фазовий склад поверхні керамічних зразків після тертя досліджено методами рентгенофазового аналізу, оптичної та електронної мікроскопії. Встановлено, що інтенсивне трибоокиснення компонентів композита, а також утворення проміжного шару між поверхнями тертя відбуваються при швидкостях ковзання 6 м/с. Що стосується зносу, то спостерігається тенденція до його зниження при підвищенні швидкості тертя і незмінному навантаженні. Дослідження доріжок тертя методами сканувальної електронної мікроскопії та енергодисперсійної рентгенівської спектроскопії показали утворення проміжного шару між поверхнями тертя, що складається з продуктів трибоокиснения як керамічних, так і сталевих компонентів. Такий шар дозволив знизити втрати на тертя, сформувати гладку поверхню зносу і захистити крихку кераміку. Домішки CrB₂ знижують температуру спікання композитів (завдяки утворенню більш легкоплавких сполук), підвищують їх корозійну стійкість (за рахунок утворення циркону) та механічні властивості (утворюючи тверді розчини). Вивчено вплив таких домішок на трибологічні властивості композитів систем ZrB₂–SiC та ZrB₂–MoSi₂. Показано, що вони позитивно впливають на процес тертя і дозволяють отримати щільний склоподібний проміжний шар комплексного фазового складу, який має високу адгезію до керамічного матеріалу і сприяє його самовідновленню. Такий шар складається з продуктів трибоокиснення, а також металевих частинок, перенесених зі сталевого контртіла. Найсуттєвіше коефіцієнт тертя знизився в матеріалі складу ZrB₂–15% MoSi₂–5% CrB₂ — від 0,44 до 0,29.