RU2359051C2 - Charge for antifriction composite material on basis of aluminium and sintered antifriction composite material on basis of aluminium, received with its application - Google Patents

Charge for antifriction composite material on basis of aluminium and sintered antifriction composite material on basis of aluminium, received with its application Download PDF

Info

Publication number
RU2359051C2
RU2359051C2 RU2007120975/02A RU2007120975A RU2359051C2 RU 2359051 C2 RU2359051 C2 RU 2359051C2 RU 2007120975/02 A RU2007120975/02 A RU 2007120975/02A RU 2007120975 A RU2007120975 A RU 2007120975A RU 2359051 C2 RU2359051 C2 RU 2359051C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
aluminum
composite material
aluminium
sintered
matrix
Prior art date
Application number
RU2007120975/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007120975A (en
Inventor
Арнольд Петрович Савицкий (RU)
Арнольд Петрович Савицкий
Геннадий Андреевич Прибытков (RU)
Геннадий Андреевич Прибытков
Виктория Викторовна Коржова (RU)
Виктория Викторовна Коржова
Марина Ивановна Вагнер (RU)
Марина Ивановна Вагнер
Original Assignee
Институт физики прочности и материаловедения Сибирское отделение Российской академии наук (ИФПМ СО РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт физики прочности и материаловедения Сибирское отделение Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) filed Critical Институт физики прочности и материаловедения Сибирское отделение Российской академии наук (ИФПМ СО РАН)
Priority to RU2007120975/02A priority Critical patent/RU2359051C2/en
Publication of RU2007120975A publication Critical patent/RU2007120975A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2359051C2 publication Critical patent/RU2359051C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to powder metallurgy, particularly to sintered composite material on the basis of aluminium for details of triboengineering purpose - bushes, friction bearing, compaction, step-bearings. Charge for composite material on the basis of aluminium, containing, wt %: transition metal powders, selected from Fe, Cr, Ni, Ti, Co, V, Zr, - 7.5-20, alloying elements, selected from Cu, Zn, Si, Mg, Li, Sn, Pb - 0.3-12; aluminium - the rest. Sintered composite material on the basis of aluminium, received with application of mentioned charge includes alloyed aluminium matrix and reinforcer in the form of aluminide particles of composition Al3X, where X - Fe, Cr, Ni, Ti, Co, V, Zr, at following ratio, wt %: reinforcer 30-60, matrix - the rest.
EFFECT: received material allows high hardness and triboengineering characteristics.
9 cl, 5 dwg, 3 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к спеченным композиционным материалам на основе алюминия для деталей триботехнического назначения - втулок, подшипников скольжения, уплотнений, подпятников и др.The invention relates to powder metallurgy, in particular to sintered composite materials based on aluminum for tribological components - bushings, bearings, seals, thrust bearings, etc.

Известна порошковая композиционная шихта на основе алюминия, содержащая, мас.%: 41-43 кремния, 4,1-5,2 никеля, 0,05-0,1 фосфора, 0,01-0,05 нитрида кремния, алюминий - остальное [1].Known powder composite charge based on aluminum, containing, wt.%: 41-43 silicon, 4.1-5.2 nickel, 0.05-0.1 phosphorus, 0.01-0.05 silicon nitride, aluminum - the rest [one].

Недостатком этой смеси является низкое содержание никеля как переходного металла, который образует при взаимодействии с алюминием соединение NiAl3, придающее антифрикционные свойства материалу из этой шихты.The disadvantage of this mixture is the low content of nickel as a transition metal, which forms a NiAl 3 compound when interacting with aluminum, which gives antifriction properties to the material from this charge.

Известен спеченный алюминиевый сплав, обладающий самосмазывающими свойствами и высокой абразивной стойкостью во влажных условиях, следующего состава (мас.%): 5-25% кремния; 0,5-10% меди; 0,2-2% магния; 0,5-5% никеля; 0,2-5% хрома; 1-25% свинца; 0,5-5% графита; 0,5-5% дисульфида молибдена; 0,2-2% нитрида бора; остальное -алюминий [2].Known sintered aluminum alloy having self-lubricating properties and high abrasion resistance in wet conditions, the following composition (wt.%): 5-25% silicon; 0.5-10% copper; 0.2-2% magnesium; 0.5-5% nickel; 0.2-5% chromium; 1-25% lead; 0.5-5% graphite; 0.5-5% molybdenum disulfide; 0.2-2% boron nitride; the rest is aluminum [2].

Недостатком этого материала является низкое содержание в нем переходных металлов - никеля и хрома, - которые образуют алюминиды при взаимодействии с алюминием в процессе спекания, придающие материалу на основе алюминия антифрикционные свойства.The disadvantage of this material is its low content of transition metals - nickel and chromium - which form aluminides when interacting with aluminum during sintering, giving antifriction properties to the aluminum-based material.

Известен композиционный материал на основе алюминия, который содержит цинк, магний, никель и характеризуется структурой, представляющей собой матрицу, образованную твердым раствором алюминия с равномерно распределенными дисперсными частицами вторичных выделений, и распределенные в матрице частицы алюминидов никеля в количестве 5,3-7,0 об.%, матрица - остальное. В качестве дисперсных частиц вторичных выделений матрица содержит 6-10 об.% частиц метастабильной фазы Al2Mg3Zn3 [3].Known composite material based on aluminum, which contains zinc, magnesium, nickel and is characterized by a structure that is a matrix formed by a solid solution of aluminum with uniformly distributed dispersed particles of secondary precipitates and particles of nickel aluminides distributed in the matrix in an amount of 5.3-7.0 vol.%, the matrix is the rest. As dispersed particles of secondary precipitates, the matrix contains 6–10 vol% of particles of the metastable phase Al 2 Mg 3 Zn 3 [3].

Недостатком этого материала, как и приведенных выше, является низкое содержание алюминидов никеля, которое вместе со вторичными выделениями метастабильной фазы Al2Mg3Zn3 составляет не более 17 об.%, тогда как максимально высоким механическим свойствам двухфазных матричных материалов отвечает содержание упрочняющей второй фазы в интервале 40-60 об.% [4, 5].The disadvantage of this material, as above, is the low content of nickel aluminides, which, together with the secondary precipitation of the metastable phase Al 2 Mg 3 Zn 3 is not more than 17 vol.%, While the content of the hardening second phase corresponds to the highest mechanical properties of two-phase matrix materials in the range of 40-60 vol.% [4, 5].

Известен спеченный композиционный материал на основе алюминия, который содержит, мас.%: 0,3-5 меди, 0,3-3 магния, 4,0-5,0 железа, 4,0-5,0 никеля, 4,0-5,0 хрома и 0,5-5,0 карбида кремния (SiC). Сплав обладает жаростойкостью и предназначен для изготовления поршней двигателей внутреннего сгорания [6].Known sintered composite material based on aluminum, which contains, wt.%: 0.3-5 copper, 0.3-3 magnesium, 4.0-5.0 iron, 4.0-5.0 nickel, 4.0 -5.0 chromium and 0.5-5.0 silicon carbide (SiC). The alloy has heat resistance and is intended for the manufacture of pistons of internal combustion engines [6].

Недостатком данного композиционного материала является наличие в нем высокотвердого карбида кремния, вызывающего износ контртела.The disadvantage of this composite material is the presence of highly hard silicon carbide in it, which causes counterbody wear.

По технической сущности, то есть по достигаемому эффекту, строению и структуре, наиболее близким к предлагаемому спеченному композиционному материалу является спеченный сплав алюминия с железом, состоящий из алюминиевой матрицы и включений алюминидов железа FeAl3, при следующем соотношении компонентов: железо - 15-36 мас.% (8-21 ат.%), алюминий - остальное [7].By technical essence, that is, by the achieved effect, structure and structure, the closest to the proposed sintered composite material is a sintered alloy of aluminum with iron, consisting of an aluminum matrix and inclusions of iron aluminides FeAl 3 , with the following ratio of components: iron - 15-36 wt .% (8-21 at.%), Aluminum - the rest [7].

Недостатком этого спеченного материала на основе алюминия, упрочненного частицами алюминида железа, является низкая прочность самой матрицы из чистого алюминия, что не позволяет в полной мере реализовать его триботехнические свойства.The disadvantage of this sintered material based on aluminum, hardened by particles of iron aluminide, is the low strength of the matrix of pure aluminum itself, which does not allow to fully realize its tribological properties.

Наиболее близким аналогом («Способ получения композиционного дисперсно-упрочненного материала на основе алюминия» [8]) выбрана шихта для антифрикционного композиционного материала на основе алюминия и спеченный антифрикционный материал на основе алюминия, содержащий алюминиевую матрицу и упрочнитель. Основным недостатком этого известного изобретения [8] является чрезмерные сложность и дороговизна технологии производства материала.The closest analogue (“A method for producing a composite dispersion-hardened aluminum-based material” [8]) is a mixture for an aluminum-based antifriction composite material and a sintered aluminum-based antifriction material containing an aluminum matrix and a hardener. The main disadvantage of this known invention [8] is the excessive complexity and high cost of material production technology.

Классический метод порошковой металлургии (приготовление смесей из промышленных порошков, холодное прессование, спекание и калибровка) не требует особого оборудования (энергонапряженной мельницы, экструдера, гранулятора [8]) и позволяет получать недорогие готовые изделия (например, подшипники скольжения) при массовом серийном производстве.The classical method of powder metallurgy (preparation of mixtures from industrial powders, cold pressing, sintering and calibration) does not require special equipment (an energy-intensive mill, extruder, granulator [8]) and allows one to obtain inexpensive finished products (for example, plain bearings) in mass mass production.

Задачей данного изобретения является разработка шихты для антифрикционного композиционного материала на основе алюминия, расширение арсенала известных шихт аналогичного назначения и спеченного антифрикционного композиционного материала, изготавливаемого с ее использованием с получением прочного и износостойкого материала.The objective of the invention is to develop a mixture for an anti-friction composite material based on aluminum, expanding the arsenal of known charges for a similar purpose and sintered anti-friction composite material manufactured using it to obtain a durable and wear-resistant material.

Поставленная задача реализуется за счет:The task is implemented by:

- исключения таких сложных и дорогих установок и операций, как:- the exclusion of such complex and expensive installations and operations as:

а) специальное оборудование (энергонапряженная мельница, гранулятор и экструдер);a) special equipment (energy-intensive mill, granulator and extruder);

б) реакционное механическое легирование смеси порошков алюминия и окислов восстановимых металлов с целью получения вспомогательной смеси;b) reactive mechanical alloying of a mixture of aluminum powders and oxides of reducible metals in order to obtain an auxiliary mixture;

в) гранулирование, термообработка при 450-530°С, горячее экструдирование при 370-430°С и изготовление деталей антифрикционного назначения путем механической обработки экструдированных прутков;c) granulation, heat treatment at 450-530 ° C, hot extrusion at 370-430 ° C and the manufacture of antifriction parts by machining extruded rods;

- подбора более эффективного качественного и количественного состава шихты, использования исходных порошков определенной дисперсности;- selection of a more effective qualitative and quantitative composition of the mixture, the use of the initial powders of a certain dispersion;

- получения определенной структуры и фазового состава композиционного материала на основе алюминия с использованием традиционных способов порошковой металлургии;- obtaining a specific structure and phase composition of an aluminum-based composite material using traditional powder metallurgy methods;

- легирования алюминиевой матрицы, повышающего ее твердость, что обеспечивает более высокие триботехнические характеристики композиционного материала;- doping of the aluminum matrix, increasing its hardness, which provides higher tribological characteristics of the composite material;

- получения определенной пористости спеченного композиционного материала.- obtaining a certain porosity of the sintered composite material.

Указанный технический результат достигается тем, что шихта для антифрикционного композиционного материала на основе алюминия содержит, по крайней мере, один переходной металл, выбранный из группы: Fe, Cr, Ni, Ti, Co, V, Zr, и, по крайней мере, один легирующий элемент, выбранный из группы: Cu, Zn, Si, Mg, Li, Sn, Pb, при следующем соотношении компонентов, ат.%:The specified technical result is achieved in that the charge for the antifriction composite material based on aluminum contains at least one transition metal selected from the group: Fe, Cr, Ni, Ti, Co, V, Zr, and at least one an alloying element selected from the group: Cu, Zn, Si, Mg, Li, Sn, Pb, in the following ratio of components, at.%:

переходные металлыtransition metals 7,5-157.5-15 легирующие элементыalloying elements 0,3-120.3-12 алюминийaluminum остальное.rest.

Шихта предпочтительно содержит переходной металл, выбранный из группы Fe, Cr, Ni, Ti.The mixture preferably contains a transition metal selected from the group Fe, Cr, Ni, Ti.

Шихта предпочтительно содержит легирующий металл, выбранный из группы Cu, Zn, Si, Mg.The mixture preferably contains an alloying metal selected from the group Cu, Zn, Si, Mg.

Шихта дополнительно содержит порошок, по крайней мере, одного алюминида состава Al3Х, где Х - Fe, Cr, Ni, Ti, Со, V, Zr, предпочтительно Fe, Cr, Ni, Ti, при этом суммарное количество переходных металлов в шихте составляет 7,5-15 ат.%.The mixture further comprises a powder of at least one aluminide of the composition Al 3 X, where X is Fe, Cr, Ni, Ti, Co, V, Zr, preferably Fe, Cr, Ni, Ti, and the total amount of transition metals in the mixture is 7.5-15 at.%.

Шихта дополнительно содержит порошок, по крайней мере, одного сплава состава Al-Z, где Z - Cu, Zn, Si, Mg, Li, Sn, Pb, предпочтительно Cu, Zn, Si, Mg, при этом суммарное количество легирующих элементов в шихте составляет 0,3-12 ат.%.The mixture further comprises a powder of at least one alloy of the composition Al-Z, where Z is Cu, Zn, Si, Mg, Li, Sn, Pb, preferably Cu, Zn, Si, Mg, with the total amount of alloying elements in the charge is 0.3-12 at.%.

Шихта, дополнительно может содержать, по крайней мере, порошок одной твердой антифрикционной смазки, выбранной из группы: графит, сера, MoS2, WS2, NbS2, TaS2, VS2, LiF, CaF2, BaF2, SrF2, PbF2, ZnS, PbS, CuS, Cu2S, FeS, FeP, Sb2S3, WTe2, WSe2, MoSe2, NbSe2, TiSe2, PbO, Pb3O4, TiO2, CdO в количестве до 10 ат.%.The mixture may additionally contain at least a powder of one solid anti-friction lubricant selected from the group: graphite, sulfur, MoS 2 , WS 2 , NbS 2 , TaS 2 , VS 2 , LiF, CaF 2 , BaF 2 , SrF 2 , PbF 2 , ZnS, PbS, CuS, Cu 2 S, FeS, FeP, Sb 2 S 3 , WTe 2 , WSe 2 , MoSe 2 , NbSe 2 , TiSe 2 , PbO, Pb 3 O 4 , TiO 2 , CdO in an amount up to 10 at.%.

Указанный технический результат также достигается тем, что спеченный антифрикционный композиционный материал на основе алюминия, содержащий легированную алюминиевую матрицу и упрочнитель, в качестве упрочнителя содержит, по крайней мере, один алюминид состава Al3Х, где Х - Fe, Cr, Ni, Ti, Co, V, Zr, предпочтительно Fe, Cr, Ni, Ti, а алюминиевая матрица легирована, по крайней мере, одним элементом, выбранным из группы элементов: Cu, Zn, Si, Mg, Li, Sn, Pb, предпочтительно из Cu, Zn, Si, Mg, при следующем соотношении матрицы и упрочнителя, ат.%:The specified technical result is also achieved by the fact that the sintered antifriction composite material based on aluminum, containing a doped aluminum matrix and a hardener, contains at least one aluminide of the composition Al 3 X, where X is Fe, Cr, Ni, Ti, Co, V, Zr, preferably Fe, Cr, Ni, Ti, and the aluminum matrix is doped with at least one element selected from the group of elements: Cu, Zn, Si, Mg, Li, Sn, Pb, preferably from Cu, Zn, Si, Mg, in the following ratio of matrix and hardener, at.%:

упрочнительhardener 30-6030-60 матрицаmatrix остальное,rest,

при этом композиционный материал получен по любому варианту шихты, упомянутому выше.while the composite material is obtained according to any variant of the charge mentioned above.

Материал дополнительно может содержать, по крайней мере, одну твердую антифрикционную смазку, выбранную из группы: графит, сера, MoS2, WS2, NbS2, TaS2, VS2, LiF, CaF2, BaF2, SrF2, PbF2, ZnS, PbS, CuS, Cu2S, FeS, FeP, Sb2S3, WTe2, WSe2, MoSe2, NbSe2, TiSe2, PbO, Pb3O4, TiO2, CdO в количестве до 10 ат %.The material may additionally contain at least one solid anti-friction lubricant selected from the group: graphite, sulfur, MoS 2 , WS 2 , NbS 2 , TaS 2 , VS 2 , LiF, CaF 2 , BaF 2 , SrF 2 , PbF 2 , ZnS, PbS, CuS, Cu 2 S, FeS, FeP, Sb 2 S 3 , WTe 2 , WSe 2 , MoSe 2 , NbSe 2 , TiSe 2 , PbO, Pb 3 O 4 , TiO 2 , CdO in an amount of up to 10 at%.

Материал имеет пористость 5-10%.The material has a porosity of 5-10%.

Алюминий в качестве основы антифрикционных материалов обладает такими ценными свойствами, как малый удельный вес, высокая теплопроводность, коррозионная стойкость, низкое сопротивление внедрению частиц износа, легкая прирабатываемость, технологичность в условиях массового производства [9]. Алюминиевые подшипники не только обладают высокой коррозионной стойкостью в нефти и продуктах ее переработки, но и не оказывают каталитического воздействия на смазки, что особенно важно при использовании многокомпонентных и синтетических смазок.Aluminum as the basis of antifriction materials has such valuable properties as low specific gravity, high thermal conductivity, corrosion resistance, low resistance to the introduction of wear particles, easy break-in, and manufacturability in mass production [9]. Aluminum bearings not only have high corrosion resistance in oil and its products, but also do not have a catalytic effect on lubricants, which is especially important when using multi-component and synthetic lubricants.

Однако использование алюминия для изготовления антифрикционных материалов ограничено из-за его низкой несущей способности и чрезвычайно высокой склонности к реакционному взаимодействию с контртелом. Поверхность алюминия защищена весьма стабильной окисной пленкой, но, если в процессе скольжения она разрушается, чистая поверхность моментально охватывается с металлической поверхностью контртела, особенно когда это - сталь. Если при этом не происходит полного заедания и заклинивания трущихся поверхностей, при продолжении скольжения происходит интенсивный адгезионный и абразивный износ алюминия.However, the use of aluminum for the manufacture of anti-friction materials is limited due to its low bearing capacity and extremely high tendency to react with the counterbody. The surface of aluminum is protected by a very stable oxide film, but if it collapses during the sliding process, the clean surface is instantly covered with the metal surface of the counterbody, especially when it is steel. If at the same time there is no complete jamming and jamming of the rubbing surfaces, with continued sliding, intensive adhesive and abrasive wear of aluminum occurs.

Для предотвращения этого явления можно уменьшить площадь поверхности алюминиевой матрицы, контактирующей с контртелом, путем дополнительного введения в нее второй фазы в виде твердых нейтральных частиц. Высокотвердые частицы понижают коэффициент трения материала и увеличивают его сопротивление износу. Так, в работе [10] показано, что введение частиц ZrC, HfC, TiC или TiB2 (≤15 об.%) в Ti-Mg сплав повышает его работоспособность при высоких нагрузках и скоростях скольжения.To prevent this phenomenon, it is possible to reduce the surface area of the aluminum matrix in contact with the counterbody by additionally introducing into it a second phase in the form of solid neutral particles. High hard particles reduce the coefficient of friction of the material and increase its resistance to wear. So, in [10], it was shown that the introduction of ZrC, HfC, TiC, or TiB 2 particles (≤15 vol.%) Into a Ti – Mg alloy increases its working capacity at high loads and sliding speeds.

Использование порошковой технологии, при которой обеспечивается заданная пористость материала, а в порошок алюминия вводятся частицы высокотвердых соединений типа карбидов, боридов, силицидов, окиси Al2О3 и других химических соединений, в том числе твердых смазок, дает возможность придать алюминию более высокие антифрикционные свойства [11-19].The use of powder technology, in which the specified porosity of the material is ensured, and particles of highly solid compounds such as carbides, borides, silicides, Al 2 O 3 and other chemical compounds, including solid lubricants, are introduced into aluminum powder, which makes it possible to give aluminum higher antifriction properties [11-19].

Введение в алюминиевую матрицу методом порошковой металлургии дисперсных частиц интерметаллидных сплавов, обладающих высокими антифрикционными свойствами, позволяет получать композиционные сплавы, сохраняющие полезные свойства алюминия и приобретающие превосходную износостойкость в условиях ограниченной смазки. Таким материалом является, например, алюминиевый сплав МД91 фирмы «Alcan» (Канада), предназначенный для производства износостойких деталей методом спекания [19]. В состав порошковой смеси МД91 входят 73,7% смеси МД22 (2% Cu, 1% Mg, 0,3% Si) и 26,3% порошка трибалоя Т-800 (52% Со, 28% Мо, 17% Cr и 3% Si). Частицы трибалоя в количестве 5-10 об.% существенным образом повышают износостойкость алюминиевого сплава.The introduction of dispersed particles of intermetallic alloys with high antifriction properties into the aluminum matrix by the method of powder metallurgy allows one to obtain composite alloys that preserve the useful properties of aluminum and acquire excellent wear resistance under conditions of limited lubrication. Such a material is, for example, aluminum alloy MD91 from Alcan (Canada), intended for the production of wear-resistant parts by sintering [19]. The composition of the MD91 powder mixture includes 73.7% of the mixture of MD22 (2% Cu, 1% Mg, 0.3% Si) and 26.3% of the tribaloy powder T-800 (52% Co, 28% Mo, 17% Cr and 3% Si). Particles of tribaloy in the amount of 5-10 vol.% Significantly increase the wear resistance of the aluminum alloy.

Недостатком таких упрочняющих фаз в алюминии является то, что, затрудняя спекание, они увеличивают исходную пористость изделий. Кроме того, химически инертные твердые частицы, как правило, плохо смачиваются алюминием, что ослабляет их адгезионную связь на границе с алюминием при спекании. Высокотвердые включения с острыми гранями, действуя как абразив, изнашивают поверхность, по которой осуществляется скольжение алюминия, упрочненного такими частицами. Исходные порошковые смеси, содержащие порошки твердых соединений, аналогичным образом вызывают быстрый износ пресс-форм при формовании изделий.The disadvantage of such hardening phases in aluminum is that, complicating sintering, they increase the initial porosity of the products. In addition, chemically inert solid particles, as a rule, are poorly wetted by aluminum, which weakens their adhesive bond at the boundary with aluminum during sintering. High hard inclusions with sharp edges, acting as an abrasive, wear out the surface on which the sliding of aluminum strengthened by such particles is carried out. The initial powder mixtures containing powders of solid compounds similarly cause rapid wear of the molds during molding of products.

Перспективными в качестве упрочняющей твердой фазы являются алюминиды - интерметаллидные соединения алюминия с переходными металлами. В частности, алюминиды состава Al3Х имеют наименьший удельный вес, поскольку на 3/4 состоят из обладающего низкой плотностью алюминия. Преимущество алюминидных частиц по сравнению с включениями других твердых химических соединений состоит в том, что частицы алюминидов прочно связаны с матрицей вследствие полного их смачивания алюминием. Обладая меньшей твердостью, чем тугоплавкие химические соединения, а также некоторой пластичностью, алюминиды меньше изнашивают контртело. Алюминий, содержащий алюминиды в качестве упрочняющей фазы, легко поддается механической обработке.Promising as a hardening solid phase are aluminides - intermetallic compounds of aluminum with transition metals. In particular, Al 3 X aluminides have the smallest specific gravity since they are 3/4 composed of low-density aluminum. The advantage of aluminide particles over inclusions of other solid chemical compounds is that the aluminide particles are firmly bound to the matrix due to their complete wetting by aluminum. Having less hardness than refractory chemical compounds, as well as some plasticity, aluminides wear out the counterbody less. Aluminum containing aluminides as a hardening phase is easy to machine.

Кроме того, частицы алюминидов обладают другими достоинствами, не свойственными частицам химических соединений. В частности, алюминидный упрочнитель не обязательно вводить в материал на стадии приготовления смеси в виде порошка готового соединения. Полностью или частично этот ингредиент может быть заменен порошком переходного металла, который в отличие от карбидов, боридов и других высокотвердых соединений не изнашивает прессовой инструмент.In addition, aluminide particles have other advantages that are not characteristic of particles of chemical compounds. In particular, the aluminide hardener does not have to be introduced into the material at the stage of preparation of the mixture in the form of a powder of the finished compound. In whole or in part, this ingredient can be replaced by a transition metal powder, which, unlike carbides, borides and other highly hard compounds, does not wear out a pressing tool.

При введении порошка переходного металла частицы алюминида образуются непосредственно в процессе спекания. Поскольку экзотермическая реакция образования алюминидов сопровождается выделением значительного количества теплоты, спекание сопровождается существенным повышением температуры спекаемого изделия. В результате операция спекания завершается в течение нескольких минут, при этом энергетические затраты на нее заметно уменьшаются. Важно отметить, что частицы алюминидов вследствие специфики диффузионного механизма их образования при спекании оказываются на порядок величины меньше, чем исходные частицы переходных металлов (Фиг.1).With the introduction of a transition metal powder, aluminide particles are formed directly during sintering. Since the exothermic reaction of the formation of aluminides is accompanied by the release of a significant amount of heat, sintering is accompanied by a significant increase in the temperature of the sintered product. As a result, the sintering operation is completed within a few minutes, while the energy costs for it are markedly reduced. It is important to note that the particles of aluminides due to the specifics of the diffusion mechanism of their formation during sintering are an order of magnitude smaller than the initial particles of transition metals (Figure 1).

Недостатком порошковых материалов на основе алюминия, упрочненных алюминидами [15-17], является низкая прочность матрицы из чистого алюминия. Поэтому твердость данного класса материалов оказывается недостаточно высокой, что отрицательно сказывается на их триботехнических характеристиках.The disadvantage of powder materials based on aluminum, hardened by aluminides [15-17], is the low strength of the matrix of pure aluminum. Therefore, the hardness of this class of materials is not high enough, which negatively affects their tribological characteristics.

Известно [20], что, добавляя переходные металлы и легирующие элементы в алюминиевый сплав, предназначенный для нанесения антифрикционных покрытий, можно целенаправленно регулировать его свойства. Из литературы, например из указанного патента [20], известно, что Cu и Mg являются наиболее эффективными упрочнителями алюминия, которые не ухудшают его пластичность. При этом стойкость материала к усталости повышается.It is known [20] that by adding transition metals and alloying elements to an aluminum alloy intended for applying antifriction coatings, it is possible to purposefully control its properties. From the literature, for example from the said patent [20], it is known that Cu and Mg are the most effective hardeners of aluminum, which do not impair its ductility. In this case, the resistance of the material to fatigue increases.

К традиционным легирующим элементам алюминия, обеспечивающим упрочняющую термообработку сплавов на его основе, также относятся Si и Zn. Кремний практически не растворим в алюминии и находится в нем в виде дисперсных включений, которые благодаря своей высокой твердости придают материалу антифрикционные свойства, в том числе при повышенных температурах и нагрузках. Цинк вызывает твердорастворное упрочнение алюминия, а также, взаимодействуя с другими легирующими элементами, обеспечивает дисперсионное твердение алюминиевых сплавов при их термообработке.The traditional alloying elements of aluminum, providing hardening heat treatment of alloys based on it, also include Si and Zn. Silicon is practically insoluble in aluminum and is found in it in the form of dispersed inclusions, which due to their high hardness give the material antifriction properties, including at elevated temperatures and loads. Zinc causes solid solution hardening of aluminum, and also, interacting with other alloying elements, provides dispersion hardening of aluminum alloys during their heat treatment.

Литий благодаря малой плотности является полезной легирующей добавкой к алюминию, но вследствие его низкой температуры плавления и интенсивной окисляемости он не используется в чистом виде. Поэтому в порошковой металлургии алюминия применяются порошки сплавов алюминия, содержащие литий, которые получают распылением расплавов.Due to its low density, lithium is a useful alloying additive to aluminum, but due to its low melting point and intense oxidizability, it is not used in its pure form. Therefore, in aluminum powder metallurgy, powders of aluminum alloys containing lithium are used, which are obtained by spraying melts.

Легирующие элементы Sn и Pb, которые не растворимы в алюминии, вводятся в его сплавы антифрикционного назначения в качестве мягких включений, обеспечивающих таким сплавам повышенную пластичность, низкий коэффициент трения и легкую прирабатываемость. Недостатком этих легирующих элементов является их высокая стоимость и ядовитость свинца.Alloying elements Sn and Pb, which are insoluble in aluminum, are introduced into its antifriction alloys as soft inclusions, providing such alloys with increased ductility, low friction coefficient and easy running-in. The disadvantage of these alloying elements is their high cost and lead toxicity.

Переходные металлы Fe, Cr, Ni, Ti, Co, V, Zr, образуя интерметаллидные фазы с алюминием (алюминиды), повышают твердость и благодаря этому антифрикционные свойства алюминия и его сплавов.Transition metals Fe, Cr, Ni, Ti, Co, V, Zr, forming intermetallic phases with aluminum (aluminides), increase the hardness and, therefore, the antifriction properties of aluminum and its alloys.

Железо по причине своей низкой стоимости является наиболее перспективным переходным металлом, который целесообразно вводить в алюминий для образования твердых алюминидных включений в сплавах антифрикционного назначения при массовом производстве подшипников скольжения.Iron, due to its low cost, is the most promising transition metal, which is expediently introduced into aluminum to form solid aluminide inclusions in antifriction alloys in the mass production of plain bearings.

Порошки переходных металлов Cr, Ni, Ti, как и железа, производятся в промышленных масштабах и как добавки к алюминию, образующие алюминиды, не уступают железу по эффективности влияния на антифрикционные свойства спеченных сплавов. Хром и никель целесообразно использовать при получении материалов, стойких к коррозии. Титан благодаря низкой плотности имеет смысл применять при производстве антифрикционных сплавов алюминия, обладающих низким удельным весом. Однако стоимость порошков Cr, Ni, Ti гораздо выше стоимости железных порошков.Powders of transition metals Cr, Ni, Ti, as well as iron, are produced on an industrial scale and as additives to aluminum, forming aluminides, are not inferior to iron in terms of the effectiveness of the effect on the antifriction properties of sintered alloys. It is advisable to use chromium and nickel in obtaining materials resistant to corrosion. Due to its low density, it makes sense to use titanium in the production of antifriction aluminum alloys with a low specific gravity. However, the cost of powders of Cr, Ni, Ti is much higher than the cost of iron powders.

Остальные переходные металлы - Со, V, Zr - также эффективны при введении в алюминий для придания ему антифрикционных свойств, поскольку образуют твердые алюминидные включения. Однако порошки этих металлов менее распространенные и более дорогие, чем порошки Cr, Ni, Ti, не говоря уже о железных порошках. Кроме того, марганец обладает низкой упругостью паров и легко возгоняется при спекании, а ванадий ядовит.The remaining transition metals - Co, V, Zr - are also effective when introduced into aluminum to give it antifriction properties, since they form solid aluminide inclusions. However, powders of these metals are less common and more expensive than powders of Cr, Ni, Ti, not to mention iron powders. In addition, manganese has a low vapor pressure and is easily sublimated during sintering, and vanadium is poisonous.

Количественное содержание переходных металлов в шихте обусловлено тем, что при их содержании меньше 7,5 ат.% твердость сплава оказывается недостаточно высокой и несущая способность материала ухудшается, а при содержании переходных металлов больше 15,0 ат.% материал становится слишком хрупким.The quantitative content of transition metals in the charge is due to the fact that when their content is less than 7.5 at.%, The alloy hardness is not high enough and the bearing capacity of the material is deteriorated, and when the content of transition metals is more than 15.0 at.%, The material becomes too brittle.

Количественное содержание легирующих элементов в шихте обусловлено тем, что при их содержании меньше 0,3 ат.% эффективность легирования становится слишком слабой, а при их содержании больше 12 ат.% пластичность матрицы резко падает.The quantitative content of alloying elements in the charge is due to the fact that when their content is less than 0.3 at.%, The doping efficiency becomes too weak, and when their content is more than 12 at.%, The plasticity of the matrix drops sharply.

Заявленные авторами изобретения количественные пропорции шихты подобраны таким образом, чтобы в максимальной степени обеспечить достижение поставленной технической цели.The quantitative proportions of the charge claimed by the inventors are selected in such a way as to maximize the achievement of the technical goal.

Спеченный композиционный материал на основе алюминия, полученный с использованием вышеуказанной шихты традиционными технологиями порошковой металлургии, включает алюминиевую матрицу и упрочнитель в виде частиц алюминидов и содержит в качестве упрочнителя, по крайней мере, один алюминид состава Al3Х, где Х - Fe, Cr, Ni, Ti, Co, V, Zr, предпочтительно Fe, Cr, Ni, Ti, а алюминиевая матрица легирована, по крайней мере, одним элементом, выбранным из группы элементов: Cu, Zn, Si, Mg, Li, Sn, Pb, предпочтительно из Cu, Zn, Si, Mg, при следующем соотношении матрицы и упрочнителя, ат.%:Sintered aluminum-based composite material obtained using the above mixture using traditional powder metallurgy technologies includes an aluminum matrix and a hardener in the form of aluminide particles and contains at least one aluminide of the composition Al 3 X, where X is Fe, Cr, Ni, Ti, Co, V, Zr, preferably Fe, Cr, Ni, Ti, and the aluminum matrix is doped with at least one element selected from the group of elements: Cu, Zn, Si, Mg, Li, Sn, Pb, preferably from Cu, Zn, Si, Mg, in the following ratio of matrix and hardener, and t.%:

упрочнительhardener 30-6030-60 матрицаmatrix остальное.rest.

Предлагаемые качественный и количественный составы спеченного композиционного материала позволяют данному материалу иметь необходимую для антифрикционных материалов двухфазную структуру, которая иллюстрируется фигурами 2-4.The proposed qualitative and quantitative compositions of the sintered composite material allow this material to have a two-phase structure necessary for anti-friction materials, which is illustrated by figures 2-4.

Составы шихты, исследованные авторами для получения спеченного композиционного материала, приведены в таблицах 1-3. Составы позволяют данному материалу согласно притязаниям формулы изобретения иметь требующиеся свойства по пористости и твердости, представленные в таблицах, где:The composition of the mixture investigated by the authors to obtain a sintered composite material are shown in tables 1-3. The compositions allow this material according to the claims of the claims to have the required properties for porosity and hardness, presented in the tables, where:

a) алюминий;a) aluminum;

b) переходные металлы;b) transition metals;

c) легирующие элементы;c) alloying elements;

d) алюминиды состава Al3Х;d) aluminides of the composition Al 3 X;

e) сплав состава (Al-Z);e) alloy composition (Al-Z);

f) твердая антифрикционная смазка.f) solid anti-friction lubricant.

Предлагаемое изобретение осуществляется следующим образом.The invention is carried out as follows.

Пример 1Example 1

Порошки алюминия, переходного металла, например титана, легирующего элемента, например меди, сплава состава Al-4Cu, взятые в соотношении, которое соответствует составу №7, указанному в таблице 1, смешивают в шаровой или шнековой мельнице в течение 2 часов до получения однородной смеси. Из полученной шихты готовят навески для прессования изделий, например подшипников скольжения. Приготовленные навески смесей формуют в пресс-форме методом двухстороннего прессования в исходные заготовки (втулки) пористостью 15-20%. Сырые втулки подвергают спеканию при температуре 700°С в течение 1 часа в вакууме или атмосфере азота с точкой росы -50°С. Микроструктура спеченного композиционного материала Al-Ti-Cu представлена на Фиг.2. После спекания втулки калибруют для придания им одинаковых размеров, пористости в интервале 5-10% и гладкой поверхности (Фиг.3).Powders of aluminum, a transition metal, such as titanium, an alloying element, such as copper, an alloy of composition Al-4Cu, taken in a ratio that corresponds to composition No. 7 shown in table 1, are mixed in a ball or screw mill for 2 hours to obtain a homogeneous mixture . Samples for pressing products, for example, sliding bearings, are prepared from the resulting mixture. The prepared samples of the mixtures are molded in the mold by the method of double-sided pressing into the initial blanks (bushings) with a porosity of 15-20%. Crude bushings are sintered at a temperature of 700 ° C for 1 hour in a vacuum or nitrogen atmosphere with a dew point of -50 ° C. The microstructure of the sintered Al-Ti-Cu composite material is shown in FIG. 2. After sintering, the bushings are calibrated to give them the same size, porosity in the range of 5-10% and a smooth surface (Figure 3).

Пример 2Example 2

Порошки алюминия, переходного металла, например железа, легирующего элемента, например меди, сплава состава Al-4Cu, твердой антифрикционной смазки, например дисульфида молибдена, взятые в соотношении, которое соответствует составу №8, указанному в таблице 2, смешивают в шаровой или шнековой мельнице в течение 2 часов до получения однородной смеси. Из полученной шихты готовят навески для прессования изделий, например подшипников скольжения. Приготовленные навески смесей формуют в пресс-форме методом двухстороннего прессования в исходные заготовки (втулки) пористостью 15-20%. Сырые втулки подвергают спеканию при температуре 800°С в течение 1 часа в вакууме или атмосфере азота с точкой росы -50°С. Микроструктура спеченного композиционного материала Al-Fe-Cu представлена на Фиг.4. После спекания втулки калибруют для придания им одинаковых размеров, пористости в интервале 5-10% и гладкой поверхности (Фиг.3).Powders of aluminum, a transition metal, such as iron, an alloying element, such as copper, an alloy of the composition Al-4Cu, a solid anti-friction lubricant, such as molybdenum disulfide, taken in a ratio that corresponds to composition No. 8 shown in table 2, are mixed in a ball or screw mill within 2 hours to obtain a homogeneous mixture. Samples for pressing products, for example, sliding bearings, are prepared from the resulting mixture. The prepared samples of the mixtures are molded in the mold by the method of double-sided pressing into the initial blanks (bushings) with a porosity of 15-20%. Crude bushings are sintered at 800 ° C for 1 hour in a vacuum or nitrogen atmosphere with a dew point of -50 ° C. The microstructure of the sintered Al-Fe-Cu composite material is shown in FIG. 4. After sintering, the bushings are calibrated to give them the same size, porosity in the range of 5-10% and a smooth surface (Figure 3).

Пример 3Example 3

Порошки алюминия, переходного металла, например никеля, легирующего элемента, например меди, алюминида состава Al3Ni, взятые в соотношении, которое соответствует составу №7, указанному в таблице 3, смешивают в шаровой или шнековой мельнице в течение 2 часов до получения однородной смеси. Из полученной шихты готовят навески для прессования изделий, например подшипников скольжения. Приготовленные навески смесей формуют в пресс-форме методом двухстороннего прессования в исходные заготовки (втулки) пористостью 15-20%. Сырые втулки подвергают спеканию при температуре 750°С в течение 1 часа в вакууме или атмосфере азота с точкой росы -50°С. Микроструктура спеченного композиционного материала Al-Ti-Cu представлена на Фиг.5. После спекания втулки калибруют для придания им одинаковых размеров, пористости в интервале 5-10% и гладкой поверхности (Фиг.3).Powders of aluminum, a transition metal, for example nickel, an alloying element, for example copper, an aluminide of the composition Al 3 Ni, taken in a ratio that corresponds to composition No. 7 shown in table 3, are mixed in a ball or screw mill for 2 hours until a homogeneous mixture . Samples for pressing products, for example, sliding bearings, are prepared from the resulting mixture. The prepared samples of the mixtures are molded in the mold by the method of double-sided pressing into the initial blanks (bushings) with a porosity of 15-20%. Crude bushings are sintered at a temperature of 750 ° C for 1 hour in a vacuum or nitrogen atmosphere with a dew point of -50 ° C. The microstructure of the sintered Al-Ti-Cu composite material is shown in FIG. 5. After sintering, the bushings are calibrated to give them the same size, porosity in the range of 5-10% and a smooth surface (Figure 3).

На основе профессиональных знаний в области порошковой металлургии специалист в состоянии получить порошковые смеси и соответствующие алюминиевые сплавы с помощью других комбинаций в предлагаемых пределах формулы изобретения, и эти составы не исключаются из области защиты. В частности, это относится к комбинациям переходных металлов и легирующих элементов, которые не нашли отражение в приведенных выше примерах. К таким переходным металлам относятся Cr, Со, V, Zr, а к легирующим элементам - Zn, Si, Mg, Li, Sn, Pb, предпочтительно Zn, Si и Mg. Указанные металлы и элементы сами по себе или в комбинации друг с другом имеются в заявляемых пунктах формулы изобретения.Based on professional knowledge in the field of powder metallurgy, a specialist is able to obtain powder mixtures and the corresponding aluminum alloys using other combinations within the proposed scope of the claims, and these compositions are not excluded from the field of protection. In particular, this applies to combinations of transition metals and alloying elements, which are not reflected in the above examples. Such transition metals include Cr, Co, V, Zr, and alloying elements include Zn, Si, Mg, Li, Sn, Pb, preferably Zn, Si and Mg. These metals and elements alone or in combination with each other are available in the claimed claims.

При реализации предложенного изобретения получают спеченный антифрикционный композиционный материал на основе алюминия со следующими свойствами (в зависимости от состава):When implementing the proposed invention receive a sintered antifriction composite material based on aluminum with the following properties (depending on composition):

- твердость по Бринеллю - 600-700 МПа;- Brinell hardness - 600-700 MPa;

- коэффициент трения в условиях ограниченной смазки - 0,03-0,08;- coefficient of friction in conditions of limited lubrication - 0.03-0.08;

- износ за 100 ч испытаний при максимальной несущей нагрузке и скорости скольжения 5 м/мин - 0,01-0,03 мм;- wear for 100 hours of testing at maximum bearing load and sliding speed of 5 m / min - 0.01-0.03 mm;

- шероховатость стального закаленного вала - 0,2-0,8 мкм.- the roughness of the steel hardened shaft is 0.2-0.8 microns.

Предлагаемый спеченный композиционный материал на основе алюминия антифрикционного назначения может использоваться при малых нагрузках и хорошей смазке в авиационной, автомобильной, тракторной, станкостроительной, приборостроительной и оборонной промышленностях, в технологическом оборудовании химической, нефтяной, фармацевтической, пищевой и других отраслях, а также в производстве ЭВМ, электромоторов и бытовой техники, то есть везде, где в настоящее время используются спеченная оловянистая бронза и железографит.The proposed sintered composite material based on aluminum of antifriction purpose can be used at low loads and good lubrication in the aviation, automotive, tractor, machine-tool, instrument-making and defense industries, in the technological equipment of the chemical, oil, pharmaceutical, food and other industries, as well as in the manufacture of computers , electric motors and household appliances, that is, where sintered tin bronze and iron graphite are currently used.

При замене спеченного железографита порошковым композиционным материалом на основе алюминия экономятся затраты на электроэнергию в операциях прессования (требующееся давление в 2 раза меньше) и спекания (для железа температура спекания - 1150°С, для алюминия - гораздо меньше). Удешевление производства спеченных подшипников скольжения на основе алюминия по сравнению с подшипниками из латуни и оловянистой бронзы достигается за счет меньшей стоимости алюминиевого порошка в расчете на единицу объема материала и применения дешевых легирующих добавок, заменяющих, в частности, олово.Replacing sintered iron graphite with an aluminum-based composite powder material saves energy costs in pressing operations (the required pressure is 2 times less) and sintering (for iron, sintering temperature is 1150 ° С, for aluminum - much less). Cheaper production of sintered plain bearings based on aluminum in comparison with brass and tin bronze bearings is achieved due to the lower cost of aluminum powder per unit volume of material and the use of cheap alloying additives, which replace, in particular, tin.

Опытно-промышленные партии алюминиевых подшипников скольжения, изготовленные в Институте физики прочности и материаловедения СО РАН, в том числе на основе предложенной шихты (Фиг.3), успешно прошли испытания в технологическом оборудовании и транспорте на следующих предприятиях:Pilot batches of aluminum plain bearings manufactured at the Institute of Strength Physics and Materials Science SB RAS, including on the basis of the proposed charge (Figure 3), have successfully passed tests in technological equipment and vehicles at the following enterprises:

1. АООТ "Томский лесопромышленный комбинат"1. AOOT "Tomsk Timber Industrial Plant"

2. Томское трамвайно-троллейбусное управление2. Tomsk Tram-Trolleybus Office

3. АООТ "Рембыттехника" (г.Томск)3. AOOT "Rembyttekhnika" (Tomsk)

4. Томское объединение "Госкомнефтепродукты"4. Tomsk Association "Goskomnefteproducts"

5. АООТ "Томский электроламповый завод"5. AOOT "Tomsk Electric Lamp Plant"

6. ПТПА "Томскстройтранс"6. PTPA "Tomskstroytrans"

7. Муниципальное предприятие "ПТПА-1" (г.Томск)7. Municipal enterprise "PTPA-1" (Tomsk)

8. Томский нефтехимический комбинат8. Tomsk Petrochemical Plant

9. Красноярское ПО "Химволокно"9. Krasnoyarsk Production Association "Khimvolokno"

10. АО "Прокопьевская табачная фабрика"10. JSC "Prokopyevskaya Tobacco Factory"

11. Омская табачная фабрика11. Omsk tobacco factory

12. АО "Бийская табачная фабрика"12. JSC "Biysk Tobacco Factory"

13. Санкт-Петербургская табачная фабрика13. St. Petersburg Tobacco Factory

14. ГАО "Кыргызкамволь-нооту"14. SJSC "Kyrgyzkamvol-noot"

15. Омское хлопчатобумажное объединение "Восток"15. Omsk cotton association "East"

16. Черногорский камвольно-суконный комбинат16. Montenegrin worsted-cloth factory

17. Черногорский комбинат искусственных кож17. Montenegrin artificial leather factory

18. АО "Новокузнецкий хладокомбинат"18. JSC "Novokuznetsk cold storage"

19. Муниципальное предприятие "Новокузнецкое троллейбусное депо"19. Municipal enterprise "Novokuznetsk trolleybus depot"

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ №2288292 C1, C22C 21/02, С22С 1/05, опубл. 2006.11.27.1. RF patent No. 2288292 C1, C22C 21/02, C22C 1/05, publ. 2006.11.27.

2. Патенты Японии 48-30802 и 48-30803, опубл. 25.09.1973.2. Japanese Patents 48-30802 and 48-30803, publ. 09/25/1973.

3. Патент РФ №2245388, C22C 21/00, опубл. 27.01.2005.3. RF patent №2245388, C22C 21/00, publ. 01/27/2005.

4. Заболотный Л.В. Оптимизация геометрических параметров микроструктуры порошковых антифрикционных материалов для тяжелых условий эксплуатации. Порошковая металлургия, 1989, №12, с.23-29.4. Zabolotny L.V. Optimization of the geometric parameters of the microstructure of powder antifriction materials for severe operating conditions. Powder Metallurgy, 1989, No. 12, pp. 23-29.

5. Русин Н.М., Савицкий А.П. Жидкофазное реакционное спекание порошковых смесей в системе алюминий-железо. Порошковая металлургия, 1993, №1, с.28-32.5. Rusin N.M., Savitsky A.P. Liquid-phase reaction sintering of powder mixtures in an aluminum-iron system. Powder Metallurgy, 1993, No. 1, pp. 28-32.

6. Патент ФРГ №2431646, C22C 1/04, опубл. 22.01.1976.6. Germany patent No. 2431646, C22C 1/04, publ. 01/22/1976.

7. SU №1687375, B22F 3/12, опубл. 30.10.1991.7. SU No. 1687375, B22F 3/12, publ. 10/30/1991.

8. SU №1803268 A1, B22F 9/04, C22C 1/05, опубл. 23.03.1993.8. SU No. 1803268 A1, B22F 9/04, C22C 1/05, publ. 03/23/1993.

9. Савицкий А.П., Гопиенко В.Г., Марцунова Л.С. и др. Технологические процессы получения порошковых алюминиевых материалов. М.: ЦНИИцветмет экономики и информации, 1983, с.60. 9. Savitsky A.P., Gopienko V.G., Martsunova L.S. and other Technological processes for producing powder aluminum materials. M .: TsNIItsvetmet economy and information, 1983, p. 60.

10. Францевич И.Н., Карпинос Д.М., Тучинский Л.И. и др. Антифрикционные композиции на основе спеченного титана. Порошковая металлургия, 1978, №1, с.61-65.10. Frantsevich I.N., Karpinos D.M., Tuchinsky L.I. and others. Antifriction compositions based on sintered titanium. Powder Metallurgy, 1978, No. 1, pp. 61-65.

11. Федорченко И.М., Пугина Л.И. Композиционные спеченные антифрикционные материалы. Киев, Наукова думка, 1980, с.404. 11. Fedorchenko I.M., Pugina L.I. Composite sintered anti-friction materials. Kiev, Naukova Dumka, 1980, p. 404.

12. Шведков Е.Л. Самосмазывающиеся антифрикционные материалы. Порошковая металлургия, 1983, №6, с.37-51.12. Shvedkov E.L. Self-lubricating anti-friction materials. Powder Metallurgy, 1983, No. 6, p. 37-51.

13. Промышленные алюминиевые сплавы. Справочник под редакцией С.Г.Алиева, М.Б.Альтмана, С.М.Амбарцумяна и др. М.: Металлургия, 1984, с.528. 13. Industrial aluminum alloys. Handbook edited by S.G. Aliyev, M. B. Altman, S. M. Hambartsumyan and others. M .: Metallurgy, 1984, p. 528.

14. Алюминий: свойства и физическое металловедение. Справочник под редакцией Д.Е.Хэтча. М.: Металлургия, 1989, с.422. 14. Aluminum: properties and physical metallurgy. Handbook edited by D.E. Hatch. M .: Metallurgy, 1989, p. 422.

15. Русин Н.М., Савицкий А.П. Жидкофазное реакционное спекание порошковых смесей в системе алюминий-железо. Порошковая металлургия, 1993, №1, с.28-32.15. Rusin N.M., Savitsky A.P. Liquid-phase reaction sintering of powder mixtures in an aluminum-iron system. Powder Metallurgy, 1993, No. 1, pp. 28-32.

16. Русин Н.М., Савицкий А.П., Тихонова И.Н. Спекание алюминия с добавками никеля. Порошковая металлургия, 1993, №9/10, с.29-32.16. Rusin N.M., Savitsky A.P., Tikhonova I.N. Sintering of aluminum with nickel additives. Powder Metallurgy, 1993, No. 9/10, p.29-32.

17. Русин Н.М., Савицкий А.П. Высокоплотный спеченный сплав Al-12,5% (ат.) Fe, Порошковая металлургия. 1993, №11/12, с.44-47.17. Rusin N.M., Savitsky A.P. High-density sintered alloy Al-12.5% (at.) Fe, Powder metallurgy. 1993, No. 11/12, p. 44-47.

18. Патент Японии 49-18322, 1974.18. Japan Patent 49-18322, 1974.

19. Dever E.M. Wear resistant aluminum P/M parts. Fabrication and properties, Modem Development of Powder Metallurgy, Proc. 1976 Int. Powder Met. Conf, 1976, Vol.10, p.357-373.19. Dever E.M. Wear resistant aluminum P / M parts. Fabrication and properties, Modem Development of Powder Metallurgy, Proc. 1976 Int. Powder Met. Conf, 1976, Vol. 10, p. 357-373.

20. Патент РФ №2296804, С22С 21/00 и др., опубл. 2007.04.10.20. RF patent No. 2296804, C22C 21/00, etc., publ. 2007.04.10.

Таблица 1Table 1 Состав шихты, структура и твердость композиционного материалаThe composition of the mixture, the structure and hardness of the composite material № п/пNo. p / p Состав шихты, ат.%The composition of the charge, at.% Содерж. Al3Ti в спеченном КМ, ат.%Contents Al 3 Ti in sintered CM, at.% Порис. KM после калиб., %Poris. KM after cal.,% Твердость КМ, НВHardness KM, HB аbut bb сfrom dd ee ff AlAl TiTi CuCu Al3TiAl 3 Ti Al-4CuAl-4cu Твердая смазкаSolid lubricant 1one 92,592.5 7,57.5 -- -- -- -- 30thirty 6,16.1 43-4743-47 22 90,090.0 10,010.0 -- -- -- -- 4040 7,27.2 58-6358-63 33 87,587.5 12,512.5 -- -- -- -- 50fifty 7,67.6 70-7270-72 4four 85,085.0 15,015.0 -- -- -- -- 6060 8,38.3 85-8985-89 55 85,385.3 7,57.5 1,21,2 -- -- 6,0 MoS2 6.0 MoS 2 30thirty 8,68.6 48-5548-55 66 74,074.0 5,05,0 1,01,0 20,020,0 -- -- 4040 8,98.9 64-6764-67 77 62,162.1 12,512.5 0,40.4 -- 25,025.0 -- 50fifty 9,39.3 89-9589-95 88 80,380.3 15,015.0 0,70.7 -- -- 4,0 графит4.0 graphite 6060 9,89.8 101-103101-103

Таблица 2table 2 Состав шихты, структура и твердость композиционного материалаThe composition of the mixture, the structure and hardness of the composite material № п/пNo. p / p Состав шихты, ат.%The composition of the charge, at.% Содерж. Al3Fe в спеченном КМ, ат.%Contents Al 3 Fe in sintered CM, at.% Порис. KM после калиб., %Poris. KM after cal.,% Твердость КМ, НВHardness KM, HB аbut bb сfrom dd ee ff AlAl FeFe CuCu Al2F3 Al 2 F 3 Al-4CuAl-4cu Твердая смазкаSolid lubricant 1one 92,592.5 7,57.5 -- -- -- -- 30thirty 5,45,4 45-5045-50 22 90,090.0 10,010.0 -- -- -- -- 4040 6,06.0 61-6761-67 33 87,587.5 12,512.5 -- -- -- -- 50fifty 6,56.5 74-7674-76 4four 85,085.0 15,015.0 -- -- -- -- 6060 7,17.1 88-9088-90 55 86,386.3 7,57.5 1,21,2 -- -- 5,0 графит5.0 graphite 30thirty 6,16.1 50-5650-56 66 59,559.5 10,010.0 0,50.5 -- 30,030,0 -- 4040 7,27.2 68-6568-65 77 67,967.9 6,26.2 0,90.9 25,025.0 -- -- 50fifty 7,67.6 82-8382-83 88 54,754.7 15,015.0 0,30.3 -- 20,020,0 10,0 MoS2 10.0 MoS 2 6060 8,38.3 95-9895-98

Таблица 3Table 3 Состав шихты, структура и твердость композиционного материалаThe composition of the mixture, the structure and hardness of the composite material № п/пNo. p / p Состав шихты, ат.%The composition of the charge, at.% Содерж. Al3Ni в спеченном КМ, ат.%Contents Al 3 Ni in sintered CM, at.% Порис. KM после калиб., %Poris. KM after cal.,% Твердость КМ, НВHardness KM, HB аbut bb сfrom dd ee ff AlAl NiNi CuCu Al3NiAl 3 Ni Al-4CuAl-4cu Твердая смазкаSolid lubricant 1one 92,592.5 7,57.5 -- -- -- -- 30thirty 5,85.8 42-4542-45 22 90,090.0 10,010.0 -- -- -- -- 4040 6,36.3 60-6460-64 33 87,587.5 12,512.5 -- -- -- -- 50fifty 6,16.1 70-7370-73 4four 85,085.0 15,015.0 -- -- -- -- 6060 6,96.9 85-9285-92 55 83,383.3 7,57.5 1,21,2 -- -- 8,0 графит8.0 graphite 30thirty 6,56.5 47-5147-51 66 59,559.5 10,010.0 0,50.5 -- 30,030,0 -- 4040 7,87.8 63-6963-69 77 67,867.8 6,36.3 0,90.9 25,025.0 -- -- 50fifty 8,08.0 77-8177-81 88 84,384.3 15,015.0 0,70.7 -- -- -- 6060 9,49,4 92-9692-96

Claims (8)

1. Шихта для антифрикционного композиционного материала на основе алюминия, отличающаяся тем, что она содержит по крайней мере один переходный металл, выбранный из группы: Fe, Cr, Ni, Ti, Co, V, Zr, и по крайней мере один легирующий элемент, выбранный из группы: Cu, Zn, Si, Mg, Li, Sn, Pb, при следующем соотношении компонентов, ат.%:
переходные металлы 7,5-20 легирующие элементы 0,3-12 алюминий остальное
1. The mixture for the antifriction composite material based on aluminum, characterized in that it contains at least one transition metal selected from the group: Fe, Cr, Ni, Ti, Co, V, Zr, and at least one alloying element, selected from the group: Cu, Zn, Si, Mg, Li, Sn, Pb, with the following ratio of components, at.%:
transition metals 7.5-20 alloying elements 0.3-12 aluminum rest
2. Шихта по п.1, отличающаяся тем, что переходной металл выбран из группы Fe, Cr, Ni, Ti, а легирующий элемент выбран из группы Cu, Zn, Si, Mg.2. The mixture according to claim 1, characterized in that the transition metal is selected from the group of Fe, Cr, Ni, Ti, and the alloying element is selected from the group of Cu, Zn, Si, Mg. 3. Шихта по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит порошок по крайней мере одного алюминида состава Al3Х, где Х - Fe, Cr, Ni, Ti, Mn, Со, V, Zr, предпочтительно Fe, Cr, Ni, Ti, при этом суммарное количество переходных металлов в шихте составляет 7,5-20 ат.%.3. The mixture according to claim 1, characterized in that it further comprises a powder of at least one aluminide of the composition Al 3 X, where X is Fe, Cr, Ni, Ti, Mn, Co, V, Zr, preferably Fe, Cr, Ni, Ti, while the total amount of transition metals in the charge is 7.5-20 at.%. 4. Шихта по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит порошок по крайней мере одного сплава состава Al-Z, где Z - Cu, Zn, Si, Mg, Li, Sn, Pb, предпочтительно Cu, Zn, Si, Mg, при этом суммарное содержание в шихте легирующих элементов составляет 0,3-12 ат.%.4. The mixture according to claim 1, characterized in that it further comprises a powder of at least one alloy of the composition Al-Z, where Z is Cu, Zn, Si, Mg, Li, Sn, Pb, preferably Cu, Zn, Si, Mg, while the total content in the mixture of alloying elements is 0.3-12 at.%. 5. Шихта по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит порошок по крайней мере одной твердой антифрикционной смазки, выбранной из группы: графит, сера, MoS2, WS2, NbS2, TaS2, VS2, LiF, CaF2, BaF2, SrF2, PbF2, ZnS, PbS, CuS, Cu2S, FeS, FeP, Sb2S3, WTe2, WSe2, MoSe2, NbSe2, TiSe2, PbO, Pb3O4, TiO2, CdO, в количестве до 10 ат.%.5. The mixture according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it further comprises a powder of at least one solid anti-friction lubricant selected from the group: graphite, sulfur, MoS 2 , WS 2 , NbS 2 , TaS 2 , VS 2 , LiF, CaF 2 , BaF 2 , SrF 2 , PbF 2 , ZnS, PbS, CuS, Cu 2 S, FeS, FeP, Sb 2 S 3 , WTe 2 , WSe 2 , MoSe 2 , NbSe 2 , TiSe 2 , PbO , Pb 3 O 4 , TiO 2 , CdO, in an amount up to 10 at.%. 6. Спеченный антифрикционный композиционный материал на основе алюминия, содержащий легированную алюминиевую матрицу и упрочнитель, отличающийся тем, что в качестве упрочнителя он содержит по крайней мере, один алюминид состава Al3Х, где Х - Fe, Cr, Ni, Ti, Co, V, Zr, а алюминиевая матрица легирована по крайней мере одним элементом, выбранным из группы элементов: Cu, Zn, Si, Mg, Li, Sn, Pb, предпочтительно из Cu, Zn, Si, Mg, при следующем соотношении матрицы и упрочнителя, ат.%:
упрочнитель 30-60 матрица остальное,

при этом композиционный материал получен из шихты по любому из пп.1-5.
6. Sintered antifriction composite material based on aluminum, containing a doped aluminum matrix and a hardener, characterized in that as a hardener it contains at least one aluminide of the composition Al 3 X, where X is Fe, Cr, Ni, Ti, Co, V, Zr, and the aluminum matrix is doped with at least one element selected from the group of elements: Cu, Zn, Si, Mg, Li, Sn, Pb, preferably from Cu, Zn, Si, Mg, in the following ratio of matrix and hardener, at.%:
hardener 30-60 matrix rest,

wherein the composite material is obtained from a mixture according to any one of claims 1 to 5.
7. Материал по п.6, отличающийся тем, что он дополнительно содержит по крайней мере одну твердую антифрикционную смазку, выбранную из группы: графит, сера, MoS2, WS2, NbS2, TaS2, VS2, LiF, CaF2, BaF2, SrF2, PbF2, ZnS, PbS, CuS, Cu2S, FeS, FeP, Sb2S3, WTe2, WSe2, MoSe2, NbSe2, TiSe2, PbO, Pb3O4, TiO2, CdO, в количестве до 10 ат.%.7. The material according to claim 6, characterized in that it further comprises at least one solid anti-friction lubricant selected from the group: graphite, sulfur, MoS 2 , WS 2 , NbS 2 , TaS 2 , VS 2 , LiF, CaF 2 , BaF 2 , SrF 2 , PbF 2 , ZnS, PbS, CuS, Cu 2 S, FeS, FeP, Sb 2 S 3 , WTe 2 , WSe 2 , MoSe 2 , NbSe 2 , TiSe 2 , PbO, Pb 3 O 4 , TiO 2 , CdO, in an amount up to 10 at.%. 8. Материал по п.6 или 7, отличающийся тем, что он имеет пористость 5-10%. 8. The material according to claim 6 or 7, characterized in that it has a porosity of 5-10%.
RU2007120975/02A 2007-06-04 2007-06-04 Charge for antifriction composite material on basis of aluminium and sintered antifriction composite material on basis of aluminium, received with its application RU2359051C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007120975/02A RU2359051C2 (en) 2007-06-04 2007-06-04 Charge for antifriction composite material on basis of aluminium and sintered antifriction composite material on basis of aluminium, received with its application

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007120975/02A RU2359051C2 (en) 2007-06-04 2007-06-04 Charge for antifriction composite material on basis of aluminium and sintered antifriction composite material on basis of aluminium, received with its application

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007120975A RU2007120975A (en) 2008-12-10
RU2359051C2 true RU2359051C2 (en) 2009-06-20

Family

ID=41026115

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007120975/02A RU2359051C2 (en) 2007-06-04 2007-06-04 Charge for antifriction composite material on basis of aluminium and sintered antifriction composite material on basis of aluminium, received with its application

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2359051C2 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2470082C1 (en) * 2011-10-03 2012-12-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук (ИПМех РАН) Antifriction material and method of its production
RU2492964C1 (en) * 2012-05-17 2013-09-20 Корпорация "САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС Ко., Лтд." Method of making wear-proof antifriction self-lubricating apply
RU2499066C2 (en) * 2011-05-27 2013-11-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный вечерний металлургический институт Method for obtaining composite material from metallic powders with specified physic and mechanical properties
CN106399764A (en) * 2016-09-24 2017-02-15 上海大学 Powder metallurgy aluminum-silicon-serpentine friction reduction composite and preparing method thereof
EP3252191A1 (en) * 2016-06-02 2017-12-06 Mahle International GmbH Sliding component and method
RU2757748C1 (en) * 2020-11-19 2021-10-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ростовский государственный университет путей сообщения" (ФГБОУ ВО РГУПС) Composition of charge for slip coatings
RU2789324C1 (en) * 2022-07-06 2023-02-01 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) Wear-resistant antifriction material based on a two-phase al-sn alloy alloyed with iron, and a method for its production

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117144183B (en) * 2023-09-13 2024-03-15 连云港东睦新材料有限公司 Powder metallurgy friction material and preparation method and application thereof

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2499066C2 (en) * 2011-05-27 2013-11-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный вечерний металлургический институт Method for obtaining composite material from metallic powders with specified physic and mechanical properties
RU2470082C1 (en) * 2011-10-03 2012-12-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук (ИПМех РАН) Antifriction material and method of its production
RU2492964C1 (en) * 2012-05-17 2013-09-20 Корпорация "САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС Ко., Лтд." Method of making wear-proof antifriction self-lubricating apply
EP3252191A1 (en) * 2016-06-02 2017-12-06 Mahle International GmbH Sliding component and method
CN106399764A (en) * 2016-09-24 2017-02-15 上海大学 Powder metallurgy aluminum-silicon-serpentine friction reduction composite and preparing method thereof
CN106399764B (en) * 2016-09-24 2019-01-18 上海大学 Powder metallurgy aluminium-silicon-serpentine Antifriction Composites and preparation method thereof
RU2757748C1 (en) * 2020-11-19 2021-10-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ростовский государственный университет путей сообщения" (ФГБОУ ВО РГУПС) Composition of charge for slip coatings
RU2789324C1 (en) * 2022-07-06 2023-02-01 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) Wear-resistant antifriction material based on a two-phase al-sn alloy alloyed with iron, and a method for its production

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007120975A (en) 2008-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2359051C2 (en) Charge for antifriction composite material on basis of aluminium and sintered antifriction composite material on basis of aluminium, received with its application
KR101265391B1 (en) Pb-FREE COPPER ALLOY SLIDING MATERIAL AND PLAIN BEARINGS
JP4326216B2 (en) Wear-resistant sintered sliding material and wear-resistant sintered sliding composite member
US5273570A (en) Secondary hardening type high temperature wear-resistant sintered alloy
Sharma et al. Solid lubrication in iron based materials–a review
US5346668A (en) Copper based alloy for wear resistant sliding layer and sliding member
US7211323B2 (en) Hard and low friction nitride coatings and methods for forming the same
US5482782A (en) Sliding-contact material excellent in corrosion resistance and wear resistance, and method of manufacturing the same
US20030209103A1 (en) Cooper-based sintering sliding material and multi-layered sintered sliding member
CN108515178A (en) A kind of copper-based oil containing bearing material of iron and preparation method thereof
US5429876A (en) Copper-lead based bearing alloy material excellent in corrosion resistance and a method of producing the same
US6039785A (en) Material for the powder-metallurgical production of shaped parts, in particular valve seat rings or valve guides with high resistance to wear
WO2022137810A1 (en) Sliding member, bearing, sliding member manufacturing method, and bearing manufacturing method
US4904302A (en) Roller in rotary compressor and method for producing the same
US5512242A (en) Tin-base white metal bearing alloy excellent in heat resistance and fatigue resistance
JPH10310832A (en) Wear resistant composite material excellent in sliding characteristic
JPS6119750A (en) Cupreous sintered body
US4994235A (en) Wear-resistance aluminum bronze alloy
CN109825757B (en) Cast iron material
CN111512056A (en) Low-friction sliding mechanism
Kobeleva et al. Effect of microcrystalline boron particles on structure and tribological properties of welded B83 babbitt layers
Mohamad et al. Phase analysis and microstructure study of sintered Ni-Cr composites containing MoS2, Ag and CaF2 additives as solid lubricants
JPH0270036A (en) Wear-resistant aluminum alloy material
Skarvelis et al. Microstructural and tribological evaluation of potential self-lubricating coatings with MoS2⧹ MnS additions produced by the plasma transferred arc technique
Shalunov et al. Heat-and wear-resistant composite material based on copper powder for heavy duty friction pairs

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090605