CC BY
17
— установлена возможность заданной гидрофо-бизации цементных растворов за счет применения комплексной гидрофобизирующей добавки.
В ходе разработки и апробации комплексной модифицирующей добавки и отделочного состава повышенной долговечности на ее основе были использованы модифицирующие добавки только местного производства.
Библиографический список
1.Хигерович М.И. Гидрофобно-пластифицирующие добавки для цементов, растворов и бетонов. — М.: Строй-издат, 1979. - 125 с.
2. Батраков ВТ. Модифицированные бетоны. М.: Строй-издстг, 1998. - 400 с.
3 Батраков В.Г, Повышение долговечности:бетона добавками кремнийорганических полимеров. - М.: 1968. - 135 с.
4. Защита строительных конструкций от коррозии / В.Б. Ратинов, Т. И. Розенберг, О.И. Довжик и др. - М., 1961. -156 с.
5. Соловьев В.Г. Переработка и использование отходов шинной промышленности. — М.: Транспорт, 1982. — 255 с.
6. Пащенко A.A. Кремнийорганические гидрофобизи-рующие и пленкообразующие составы. - Киев: Вища школа, 1973. - 212 с.
УШАКОВ Владимир Викторович, кандидат технических наук, профессор кафедры «Дорожное и строительное материаловедение». БУКИН Илья Владимирович, преподаватель кафедры «Инженерная геология, основания и фундаменты».
Статья поступила в редакцию 03.11.06. © Ушаков В. В., Букин И. В.
УДК 621.763 ю. К. МАШКОВ
В. И. ГУРДИН В. В. СЕДЕЛЬНИКОВ
Омский государственный технический университет
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Исследованы основные процессы, происходящие при жидкофазном спекании. Определены параметры технологического процесса получения композиционных материалов. ,
Жидкофазное спекание — это термически активируемый (самопроизвольный или под действием внешних воздействий) переход контактирующих твердых тел или пористых сред в термодинамически более равновесное состояние путем уменьшения площади свободной поверхности за счет заполнения пористости прессовки пропитывающими сплавами. Стимулом для такого перехода является избыточная свободная энергия, величины которой для дисперсных систем могут быть довольно значительными [ 1 ] (табл. 1).
Спекание проявляется в изменении размеров, структуры и свойств спекаемого тела.
Для пропитки пористых железных прессовок желе-зоборидными, кобальтоборидными и никельборид-ными сплавами нужно знать массу пропитывающего сплава, необходимую для полного заполнения открытой пористости, которая определялась по методике (2].
Теоретическая плотность пропитывающих сплавов определялась по методике [3]. Результаты расчетов представлены в табл. 2
В табл. 3 представлены результаты расчетов массы пропитывающих сплавов, необходимой для про-
питки железной прессовки массой 1 кг различной пористости.
Важным технологическим свойством питателей является их расход в процессе пропитки, который характеризуется коэффициентом расхода питателей. При эвтектическом составе пропитывающих сплавов расход питателей должен быть полным. Однако на практике вследствие окисленной поверхности частиц порошка и содержания воздуха в порах прессовки коэффициент расхода питателей меньше расчетного на 4-5 % (рис. 1). Поэтому для восполнения расхода бора на восстановление поверхности металлических порошков его количество в составе пропитывающих сплавов увеличивают на 3-4 %. Спекание образцов пористостью 24-27 % проводилось в вакууме — остаточное давление в печи составляло (1,1-0,9) 10"4 ммрт. столба.
Установлено, что расход питателей зависит от плотности прессовок питателей (давления прессования пропитывающих брикетов) (рис. 2).
С увеличением давления прессования растет величина закрытой пористости, в которой находится мелкодисперсный порошок бора и воздух, который
Таблица 1
Удельная поверхность и убыточная поверхностная энергия А], Ие различной дисперсности
(1. см S (м/Г) и ДО, (Дж/Г) для металлов
AI 7 = 2,7 Г/см oi — 1 Дж/м' Fe у =7,87 Г/см' от = 2 Дж/м' VV у = 19,3 Г/см" ст, = 3 Дж/м3
S AG, S ДС, S дс.
10' 0,022 0,022 0,0075 0,015 0,0031 0,0093
10 ' 2,2 2,2 0,75 1,5 0,31 0,93
10" 220 220 75 150 31 93
Примечание: (1 — диаметр частиц порошков; стг - поверхностная энергия твердого тела;
С, =5 от; Б = 0-10 " V у с1
Таблица 2
Теоретическая плотность борсодержащих сплавов |питателей)
Состав борсодоржащих сплонов Рассчитанная (теоретическая) плотность сплавов, г/см'
Го + 3,5 % В 7,6764
Fe + 3,8 % В 7,6598
Fe + 4,0 % В 7.64В8
Со+ 3,8% В 8,5930
Со + 3,9 % В 8,5865
Со + 4,0 % В 8,5801
N¡ + 3,9% В 8.6578
Ni + 4,0 % В 8,6472
Ni +4,1 % В 8,6404
Таблица 3
Масса пропитывающих сплавов различного химического состава, необходимая для пропитки пористой железной прессовки массой 1 кг
Состой промич'ЫНсНощпх С11ЛПНОП (nind'l'liAeii) MilCC, % Объем открытых пор прессовок, % Расчетное количество питателя, кг Объем открытых пор прессовок. % Расчетное количество питателя, кг Объем открытых пор прессовок, % Расчетное количество питателя, кг
Fe+ 3,5% В 22 0,275 225 0,325 28 0,380
Fe + 3,8 % В 22 0,274 25 0,324 28 0,378
Fe +4,0% В 22 0,273 25 0,323 28 0,377
Со+ 3,8% В 22 0,308 25 0,364 28 0,425
Со + 3,9 % В 22 0,310 25 0.363 28 0,424
Со - 1,0 % В 22 0,307 25 0,364 28 0,433
Ni + 3,9 % В 22 0,310 25 0,366 28 0.422
Ni +4.0% В 22 0,309 25 0,359 28 0,436
попал туда в процессе прессования и находился в закрытых порах вплоть до расплавления питателя, поэт ому при нагреве брикета до температуры плавления происходило окисление части бора.
С целью повышения физико-механических свойств композиционных материалов проводилось легирование пропитывающих сплавов Мо, N5. В ре-
зультате экспериментов установлено, что с повышением температуры жидкофазного спекания диффузионные процессы активизируются, и происходит диффузия N5 и Мо из пропитывающего сплава в матричный порошок прессовки и растворение железного порошка в пропитывающем сплаве, что приводит к повышению прочности композицион-
1 1,5 2 2,5 3 3,5 Содержание бора в питателе, мае.'/
Рис 1. Зависимость количества эвтектического сплава, вытекающего из питателей системы Бе-В, от содержания в них бора: 1 - теоретическое; 2 - экспериментальное значение
100
90
80
70
с 3 50
о .
40
X—— <--> <-
/
——1 8»--д
--—< > <
3,8% В 3,5% В
3,05 % В
2.5 %В 2 % В
200 300 400
Давление прессования, МПа
500
550
5Ш)
450
400
35«
300
ст„, МПа
5,%
250
У Ов(2)
/ У У г
5(0 ч:
5(2)
1180 1200 1220 1240
Температура спекания, °С.
1260
Рис. 3. Влияние температуры спекания на механические свойства композиционного материала: о,(1), 8(1) - пропитывающий сплав состава Ре + 3,8 % В; сгв (2), 8(2) - пропитывающий сплав состава Ре+ 3,8 % В+ 1,5 N6 + 4,5 % Мо.
Рис. 2. Зависимость расхода питателей системы Ре-В от величины давления прессования и содержания в них бора
ного материала. В случае пропитки пористых прессовок сплавом состава Ре+ 3,8 В происходит незначительное колебание механических свойств композиционного материала, т.к. растворимость бора в у - Ие незначительна (0,0002-0,0006) % [4].
Дальнейшее повышение температуры спекания композиций, полученных методом пропитки легированными борсодержащими сплавами, приводило к искажению геометрии прессовки за счет увеличения подвижности порошковой основы прессовки.
Исследования влияния продолжительности жид-кофазного спекания на механические свойства композиционных материалов показали, что при увеличении времени спекания более 90 минут механические свойства полученных композиций падают (рис.3).
С увеличением времени жидкофазного спекания происходит частичное растворение частиц железного порошка в пропитывающем сплаве и увели-
Рис. 4. Микроструктура композиционных материалов, время спекания 90 минут. 1 - пропитывающий сплав состава Ре + 3,8 % В; 2 - пропитывающий сплав состава Яе + 3,8 % В + 1,5 ГМЬ + 4,5 % Мо.
чение количества дефектов кристаллической решетки пропитывающего сплава, что приводит к падению физико-механических свойств композиционного материала (рис. 4).
Полученные композиционные материалы применялись для получения кокилей для литья цветных сплавов и чугуна [5]. Кокили показали высокую термическую стойкость.
Библиографический список
1. Ивенсен В.А. Кинетика уплотнения металлических порошков при спекании /В.А. Ивенсон . - М.: Металлургия, 1971. - 269 с.
2. Гимельфарб Ф.А. Современные методы контроля композиционных материалов /Ф.А. Гимельфарб, С.Л. Шварцман. - М.: Металлургия, 1979. 246 с.
3. Бальшин М.Ю. Научные основы порошковой металлургии и металлургии волокна /М.Ю. Бальшин. - М.: Металлургия, 1987. - 184 с.
4. Хансен М. Структура двойных сплавов: пер. с англ. / М Хансен, К. Андерко. - М.: Металлургия, 1973. - 1488 с.
5. Машков Ю.К. Новые композиционные материалы и технология получении кокилей /В.И. Гурдин. //Механика и процессы управления. Проблемы машиностроения: тр. XXXIII Уральского семинара. —Екатеринбург: Уральское отд. РАН, 2003. - С'. 244-248.
МАШКОВ Юрий Константинович, доктор технических наук, профессор.
ГУРДИН Виктор Иванович, доцент, кандидат технических наук, заведующий кафедрой «Машины и технология литейного производства». СЕДЕЛЬНИКОВ Владимир Васильевич, аспирант.
Статья поступила в редакцию 11.11.06. © Машков Ю. К., Гурдин В. И., Седельников В. В.
УДК 539,538:678 01 Ю. К. МАШКОВ
А. В. ТЮКИН А. Б. РАЗБОРОВ
Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия
ВЛИЯНИЕ КОНТАКТНОГО ДАВЛЕНИЯ НА трибоЭДС
МЕТАЛЛОПОЛИМЕРНОЙ ПАРЫ ТРЕНИЯ
На основании результатов экспериментальных исследований установлена зависимость трибоЭДС от контактного давления и температуры (как фактора, изменяющегося в результате процесса трения). Анализ полученных зависимостей II = ((р) II = ((Т) показывает, что при совместном влиянии давления и температуры преобладающее влияние на величину трибоЭДС оказывает температура металлического контртела. Результаты исследований могут быть использованы на промышленных предприятиях города Омска: Омскгидропривод, Омский агрегатный завод.
Введение. Усложнение и удорожание узлов трения (подшипников, направляющих, уплотнений и т.п.) в связи с повышением требований к их надежности, допустимым удельным нагрузкам и точности исполнения заданной функции, особенно в космической и авиационной технике, наземном транспорте и во многих других машинах, возможно только при комплексном изучении и решении проблем ■грибофизики и трибоматериаловедения. Это обстоятельство делает целесообразным исследование физических процессов фрикционного взаимодействия, изучения структуры и свойств материалов триботех-нмческого назначения.
Г 1роцесс трения всегда сопровождается электри-\ ческими явлениями. Трибоэлектрические явления | влияют на процессы образования антифрикцион-I мы ми полимерными материалами на поверхности ! трения пленки фрикционного переноса, диффузию ! продуктов деструкции полимера в металл, структурно-фазовые превращения и другие физико-\ химические процессы. Изменение контактного давления приводит к изменению трибоЭДС, возникающей в металлополимерной паре трения, которая оказывает влияние на величину износа, а соответственно, на срок службы трибосистемы [1]. Поэтому прогнозирование развития трибоэлектрических процессов в металлополимерном сопряжении в их функциональной зависимости от контактного давления и температурного режима с целью управ-
ления этими процессами является весьма актуальной задачей.
Цель работы — изучить зависимость трибоЭДС от контактного давления и температуры (как фактора, изменяющегося в результате процесса трения) на основе результатов экспериментальных исследований.
Экспериментальная часть. С целью изучения влияния контактного давления на трибоэлектри-зацию были произведены исследования при трении образцов из полимерного композиционного материала (ПКМ) на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ) по металлическому контртелу в схеме трения (рис.1) "палец-диск" [2].
Исследование металлополимерной пары проводили трением образцов из ПКМ, полученным введением измельченного углеродного волокна, скрыто-кристаллического графита и дисульфида молибдена в полимерную матрицу.
Испытания производили при контактном давлении, изменяющемся от 1 до 2 МПа при скорости скольжения полимерного образца, равной 1,2 м/с. Начальная температура образца так же, как и металлического контртела, во всех опытах составляла 293 К. Температура измерялась с помощью термопары, закрепленной в металлическом контртеле на расстоянии 0,5 мм от поверхности трения.
С помощью самописца потенциометра КСП-4 снимали графики зависимости трибоЭДС от времени.
