CC BY
14ИЗНОСОСТОЙКИЕ МЕТАЛЛОПОДОБНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Шохрух Гайратжон уFли Жасурбек Гайратжон ^одиржон Рахмиддин Рубидинов уFли Гайратов ртли Райимжонов
Ферганский политехнический институт
АННОТАЦИЯ
В данной статье обсуждаются предложения и рекомендации по повышению износостойкостой стойкости деталей путем изучения состава и структуры металлоподобных материалов при восстановлении рабочих поверхностей.
Ключевые слова: твердост, износостойкост, металл, карбид, металлоподобные нитриды, микротвердост, хромом, покрытий.
WEAR-RESISTANT METAL-LIKE CONNECTIONS
ABSTRACT
This article discusses proposals and recommendations for increasing the wear resistance of parts by studying the composition and structure of metal-like materials when
restoring working surfaces.
Keywords: hardness, wear resistance, metal, carbide, metal-like nitrides, microhardness, chromium, coatings.
Высокой твердостью и износостойкостью обладают металлоподобные карбиды переходных металлов с незаполненными d-электронными оболочками. Они представляют собой фазы внедрения или близкие к ним структуры, в которых атомы углерода занимают октаэдрические или тетраэдрические пустоты плотноупакованных металлических подрешеток.
Порошки карбидов применяют для обработки металлов. Некоторые детали из карбидов изготовляют методами порошковой металлургии (прессование с последующим спеканием или горячее прессование). Карбиды широко используют в качестве основного компонента твердых сплавов, наплавочных материалов, поверхностных покрытий (наносимых газофазным, детонационным и другими методами). Карбиды служат в качестве упрочняющей фазы легированных сталей и поверхностных слоев, образующихся при цементации, нитроцементации карбонитрации и др. Упрочняющая карбидная фаза образуется также при диффузионном насыщении углеродистых сталей активными карбидообразующими элементами (например, хромом), а также при контактном эвтектическом плавлении с углеродом (графитом) сталей и никелевых сплавов, содержащих карбидообразующие легирующие элементы.
Эффективным новым технологическим способом получения карбидов, а также и других тугоплавких соединений является самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС).
Высоким сопротивлением абразивному изнашиванию обладают металлолодобные нитриды переходных металлов с незаполненными d- и f-оболочками (табл. 1).
Металлоподобные нитриды - металлические проводники с высокой теплопроводностью - представляют собой фазы внедрения с кубической и гексагональной структурами. Пластичность их выше, чем других тугоплавких соединений (карбидов, боридов, силицидов). Характерным для металлоподобных нитридов является широкая область гомогенности. Применяются в виде упрочнителей пластичной металлической матрицы в композиционных материалах, а также в виде покрытий, наносимых газофазными и вакуумными иоиноплазменными методами. Твердость нитридных покрытий, получаемых этими способами, существенно превышает твердость компактных материалов. Создаются твердые сплавы с использованием нитридов в качестве твердой составляющей.
Высокой твердостью и износостойкостью обладают бориды переходных металлов IV-VI групп Периодической системы элементов (табл. 2) и редкоземельных металлов.
Таблица 1
Структура и свойства металлоподобных нитридов
Нитрид Кристал лическа я решетка Область гомоген ности, ат. доли N. % Р, т/м3 Т °С Н, МПа Р1-108 Омм Е-10-5, Мпа -AG298, кДж •моль-1
TiN ГЦК 37,550,0 5,43 3200 20 000 25 3,95,0 294,34
ZrN ГЦК 46-50 7,09 2980 18 500 21 3,04,5 342,96
HfN ГЦК - 13,84 3000 21 500 33 4,8 345,45
V3N ГПУ 25-33 5,97 - 19 000 123 - -
VN ГЦК 41-50 6,04 2050 15 200 85 3,54,6 192,01
Nb2N ГПУ 28,533,5 8,23 2420 17 200 142 - -
NbN ГПУ 50,050,6 8,40 2300 16 500 78 4,04,836 194,83
Ta2N ГПУ 28,531,0 15,81 2050 12 200 263 - 242,36
Cr2N ГПУ 44,547,3 15,46 3087 10 800 128 5,758 223,85
Cr2N ГПУ 32-33 6,51 1650 15 700 84 3,10 -
CrN ГЦК - 6,14 1500 10 930 640 3,198 -
Mo2N ГЦК 32-33 9,44 895 6 300 20 -
WN ГЦК Разлага ет-ся при Т>>700 °С
Структура низших боридов (богатых металлом) определяется металлической подрешеткой. В высших боридах (богатых бором) структуру определяют атомы бора, образующие жесткие подрешетки с ковалентными связями бор - бор в виде сеток.
Образование взаимных твердых растворов боридов, как правило, приводит к улучшению свойств по сравнению с исходными боридами. Например, двойной борид титана - хрома (твердый раствор ^В2 и СгВ2) имеет более высокие твердость, износостойкость и жаростойкость, чем одинарные.
С ростом отношения бор-металл уменьшается удельное электрическое сопротивление и коэффициент термического расширения, увеличиваются температура плавления, микротвердость и улучшаются другие механические характеристики. Это свидетельствует об упрочнении межатомных связей в решетке при переходе от низших боридов к высшим.
При переходе от диборидов металлов IV группы к диборидам V и затем к VI группе температура плавленая, микротвердость и модуль упругости уменьшаются, а коэффициент термического расширения увеличивается.
Таблица 2
Структура и свойства боридов
Бори д Кристалл ическая решетка Р, т/м3 Т, °С Н, МПа Р1 •108, Омм а-106 °С-1 Е-10-5, Мпа -AG298, кДж-моль -1
TiB2 Гексагональная 4,45 2980 34800 9,0 4,5 5,405 319,5
ZrB2 6,17 3200 21900 9,7 5,9 4,958 323,62
HfB2 10,5 3250 29000 10,6 6,3 4,797 325,50
VB2 5,1 2400 28000 22,7 7,9 3,404 -
NbB Ром-бическа я 7,6 2300 22000 40,0 12,9 - -
NbB 2 Гексагональная 6,97 3000 26000 25,7 7,7 6,376 -
TaB2 11,7 3037 26000 32,5 7,9 6,867 188,25
Cr2B Ром-бическа я 6,5 1870 13500 107,0 14,2 4,101 -
CrB 6,2 2100 21000 45,5 12,3 3,606 77,04
CrB2 Гексагональная 5,6 2200 22000 30,0 10,5 4,503 123,23
MoB 2 Тетрагональ-ная 8,8 2600 23000 24500 - - - 70,74
WB 16,0 23002920 71,11
Бориды применяют для изготовления сопл установок, распыляющих жидкие металлы, лодочек, тиглей, в качестве защитных покрытий на туго плавких металлах (бориды титана, циркония, ниобия и хрома), а также обладающих высокой износостойкостью покрытий и наплавок на сталях и чугунах (бориды титана, хрома и их сплавы).
Силициды переходных металлов IV-VI групп Периодической системы элементов находят применение в самолетостроении, атомной, ракетной и космической технике, главным образом в качестве жаропрочных и жаростойких материалов, а также защитных покрытий. Свойства дисилицидов металлов «большой девятки» тугоплавких металлов приведены в табл. 3.
Наибольшее применение получил дисилицид молибдена благодаря тому, что он обладает хорошей электропроводностью и высокой стойкостью к окислению. Из него изготовляют электрические нагревательные элементы, эксплуатирующиеся на воздухе при температурах до 1600 °С.
Таблица 3
Свойства дисилицидов
Матери ал Плотност ь,т/м3 Т ос Н, МПа Е-10-5, Мпа а-106,°С-1 (в интервале 20-1000°С) -AG298, кДж-моль-1
TiSi2 4,13 1540 8920 3,551 10,3 132,15
ZrSi2 4,86 1700 10630 2,599 8,37 149,36
HiSi2 9,03 1750 9120 - - 225,94
VSi2 4,66 1660 89009600 - 12,0 148,47
NbSi2 5,66 2100 10820 2,551 10,6 (20-1100 °С) 123,32
TaSi2 9,1 2200 14070 - 10,2 116,01
CrSi2 5,0 1500 996011500 - 12,9 (20-700 °С) 98,77
MoSi2 6,24 2030 1200013500 4,405 8,3 118,49
WSi2 9,25 2165 1300014000 5,307 7,35 91,86
REFERENCES
1. Рубидинов, Ш. F. У. (2021). Бикрлиги паст валларга совук ишлов бериш усули. Scientific progress, 1(6), 413-417.
2. Тешабоев, А. Э., Рубидинов, Ш. F. У., Назаров, А. F. У., & Fайратов, Ж. F. У. (2021). Машинасозликда юза тозалигини назоратини автоматлаш. Scientific progress, 1(5).
3. Nomanjonov, S., Rustamov, M., Rubidinov, S., & Akramov, M. (2019). STAMP DESIGN. Экономика и социум, (12), 101-104.
4. Fayzimatov, S., & Rubidinov, S. (2021). DETERMINATION OF THE BENDING STIFFNESS OF THIN-WALLED SHAFTS BY THE EXPERIMENTAL METHODOLOGICAL METHOD DUE TO THE FORMATION OF INTERNAL STRESSES. International Engineering Journal For Research & Development, 6(2), 5-5.
5. Qosimova, Z. M. (2021). Influence of The Design of The Rolling Roller on The Quality of The Surface Layer During Plastic Deformation on the Workpiece.
6. Рубидинов, Ш. F. У., & Акбаров, К. И. У. (2021). МАШИНАСОЗЛИКДА СОЧИЛУВЧАН МАТЕРИАЛЛАРНИ ТАШИШДА ТРАНСПОРТЕР ТИЗИМЛАРИНИНГ АХДМИЯТИ. Scientific progress, 2(2), 182-187.
7. Рубидинов, Ш. F. У., & F^paTOB, Ж. F. У. (2021). Штампларни таъмирлашда замонавий технология хромлаш усулидан фойдаланиш. Scientific progress, 2(5), 469473.
8. Юлчиева, С. Б., Мухамедбаева, З. А., Негматова, К. С., Мадаминов, Б. М., & Рубидинов, Ш. Г. У. (2021). Изучение физико-химических свойств порфиритовых жидкостекольных композиций в агрессивной среде. Universum: технические науки, (8-1 (89)), 90-94.
9. Рубидинов, Ш. Г. У., & Faйpaтов, Ж. Г. У. (2021). Куп операцияли фрезалаб ишлов бериш марказининг тана деталларига ишлов беришдаги унумдорлигини тахлили. Oriental renaissance: Innovative, educational, natural and social sciences, 1(9), 759-765.
10. Akramov, M., Rubidinov, S., & Dumanov, R. (2021). METALL YUZASINI KOROZIYABARDOSH QOPLAMALAR BILAN QOPLASHDA KIMYOVIY-TERMIK ISHLOV BERISH AHAMIYATI. Oriental renaissance: Innovative, educational, natural and social sciences, 1(10), 494-501.
11. Тураев, Т. Т., Топволдиев, А. A., Рубидинов, Ш. F., & Жайратов, Ж. F. (2021). ПАРАМЕТРЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ. Oriental renaissance: Innovative, educational, natural and social sciences, 1(11), 124-132.
12. Косимова, з., Акрамов, М., Рубидинов, Ш., Омонов, А., Олимов, А., & Юнусов, М. (2021). ТОЧНОСТЬ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРШНЕЙ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВЫБОРА ЗАГОТОВКИ. Oriental renaissance: Innovative, educational, natural and social sciences, 1(11), 418-426.
13. Мадаминов, Б. М., Юлчиева, С. Б., Негматова, К. С., Кучкаров, У. К., Рубидинов, Ш. Г. У., Негматов, С. С., ... & Мамуров, Э. Т. (2021). АНТИКОРРОЗИОННЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ СИЛИКАТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОБОРУДОВАНИЙ ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ. Universum: технические науки, (10-3 (91)), 61-66.
14. Юлчиева, С. Б., Негматов, С. С., Негматова, К. С., Мамуров, Э. Т., Мадаминов, Б. М., & Рубидинов, Ш. Г. У. (2021). ПОВЫШЕНИЕ КОРРОЗИОННОСТОЙКОСТИ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С ДОБАВЛЕНИЕМ ПОЛИМЕРНЫХ ДОБАВОК. Universum: технические науки, (101 (91)), 48-52.
15. Stamp design / S. Nomanjonov, M. Rustamov, Sh. Rubidinov, M. Akramov // Экономика и социум. - 2019. - No 12(67). - P. 101-104.
16. Повышение коррозионностойкости композиционных материалов с добавлением полимерных добавок / С. Б. Юлчиева, С. С. Негматов, К. С. Негматова [и др.] // Universum: технические науки. - 2021. - № 10-1(91). - С. 4852.
17. Антикоррозионные композиционные силикатные материалы для защиты
оборудований химической промышленности / Б. М. Мадаминов, С. Б. Юлчиева, К. С. Негматова [и др.] // Universum: технические науки. - 2021. - № 10-3(91). - С.
61-66.
18. Изучение физико-химических свойств порфиритовых жидкостекольных композиций в агрессивной среде / С. Б. Юлчиева, З. А. Мухамедбаева, К. С. Негматова [и др.] // Universum: технические науки. - 2021. - № 8-1(89). - С. 90-94.
19. Юсуфжонов, О. F., & Fайратов, Ж. F. (2021). ШТАМПЛАШ ЖАРАЁНИДА ИШЧИ ЮЗАЛАРНИ ЕЙИЛИШГА БАРДОШЛИЛИГИНИ ОШИРИШДА МОЙЛАШНИ АДАМИЯТИ. Scientific progress, 1(6), 962-966.
20. Юсупов, С. М., Fайратов, Ж. F. У., Назаров, А. F. У., & Юсуфжонов, О. F. У. (2021). КОМПАЗИЦИОН МАТЕРИАЛЛАРНИ БОРЛАШ. Scientific progress, 1(4).
21. Рубидинов, Шохрух Fайратжон Угли. "Бикрлиги паст валларга совук ишлов бериш усули." Scientific progress 1.6 (2021): 413-417.
22. Тешабоев, Анвар Эргашевич, et al. "Машинасозликда юза тозалигини назоратини автоматлаш." Scientific progress 1.5 (2021).
23. Nomanjonov, S., et al. "STAMP DESIGN." Экономика и социум 12 (2019): 101104.
24. Fayzimatov, Sh, and Sh Rubidinov. "DETERMINATION OF THE BENDING STIFFNESS OF THIN-WALLED SHAFTS BY THE EXPERIMENTAL METHODOLOGICAL METHOD DUE TO THE FORMATION OF INTERNAL STRESSES." International Engineering Journal For Research & Development 6.2 (2021): 5-5.
25. Qosimova, Z. M. "Influence of The Design of The Rolling Roller on The Quality of The Surface Layer During Plastic Deformation on the Workpiece." (2021).
26. Рубидинов, Шохрух Fайратжон Угли, and Камолиддин Инхомали Угли Акбаров. "МАШИНАСОЗЛИКДА СОЧИЛУВЧАН МАТЕРИАЛЛАРНИ ТАШИШДА ТРАНСПОРТЕР ТИЗИМЛАРИНИНГ АДАМИЯТИ." Scientific progress 2.2 (2021): 182-187.
27. Рубидинов, Шохрух Fайратжон Угли, and Жасурбек Fайратжон Угли Fайратов. "Штампларни таъмирлашда замонавий технология хромлаш усулидан фойдаланиш." Scientific progress 2.5 (2021): 469-473.
28. Юлчиева, Сурайё Бахрамовна, et al. "Изучение физико-химических свойств порфиритовых жидкостекольных композиций в агрессивной среде." Universum:
технические науки 8-1 (89) (2021): 90-94.
29. Рубидинов, Шохрух Гайратжон Угли, and Жасурбек Гайратжон Угли Гайратов. "Куп операцияли фрезалаб ишлов бериш марказининг тана деталларига ишлов беришдаги унумдорлигини тахлили." Oriental renaissance: Innovative, educational, natural and social sciences 1.9 (2021): 759-765.
30. Akramov, Muxammadali, Shoxrux Rubidinov, and Ravshanbek Dumanov. "METALL YUZASINI KOROZIYABARDOSH QOPLAMALAR BILAN QOPLASHDA KIMYOVIY-TERMIK ISHLOV BERISH AHAMIYATI." Oriental renaissance: Innovative, educational, natural and social sciences 1.10 (2021): 494-501.
