RU2672975C1 - Charge for producing high-temperature composite antifriction material on nickel basis by hot pressing - Google Patents

Charge for producing high-temperature composite antifriction material on nickel basis by hot pressing Download PDF

Info

Publication number
RU2672975C1
RU2672975C1 RU2017133397A RU2017133397A RU2672975C1 RU 2672975 C1 RU2672975 C1 RU 2672975C1 RU 2017133397 A RU2017133397 A RU 2017133397A RU 2017133397 A RU2017133397 A RU 2017133397A RU 2672975 C1 RU2672975 C1 RU 2672975C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
molybdenum
antifriction material
hot pressing
powder
nickel
Prior art date
Application number
RU2017133397A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Георгий Юрьевич Сморчков
Дмитрий Николаевич Кондрохин
Анатолий Иванович Рачковский
Станислав Сергеевич Курганов
Владимир Сергеевич Трушин
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ")
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 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом"), Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Priority to RU2017133397A priority Critical patent/RU2672975C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2672975C1 publication Critical patent/RU2672975C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/10Alloys containing non-metals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C19/00Alloys based on nickel or cobalt

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.SUBSTANCE: charge contains nickel (Ni) and molybdenum (Mo) nanopowders, molybdenum disulphide powder (MoS) and copper powder (Cu). Particles of the molybdenum disulphide powder are agglomerated with molybdenum powder particles. It is ensured the production of antifriction material, which is operable in the conditions of high-intensity mechanical influences of frictional forces of rolling and rotation and high temperatures, making up 800–1,000 °C, and having increased mechanical strength.EFFECT: method for producing a high-temperature composite antifriction material on a nickel basis by hot pressing is proposed.1 cl, 1 tbl, 1 ex

Description

Предлагаемое изобретение относится к области технологий изготовления антифрикционных материалов методом порошковой металлургии, и может быть использовано для получения высокотемпературных антифрикционных материалов, эксплуатируемых в условиях высокоинтенсивных механических воздействий сил трения качения и вращения, и высоких температур, например, на АЭС.The present invention relates to the field of technologies for the manufacture of antifriction materials by powder metallurgy, and can be used to obtain high-temperature antifriction materials operated under conditions of high-intensity mechanical effects of rolling friction and rotation forces, and high temperatures, for example, at nuclear power plants.

Из уровня техники известен композиционный материал (АС СССР №449960, МПК С22С 1/00, публ. 15.11.1974 г.), антифрикционного назначения, согласно которому литой композиционный состав на основе промышленных литейных алюминиевых сплавов (типа силуминов) содержит дискретные наполнители двух видов: высокотвердые, высокомодульные керамические частицы карбидов, нитридов, оксидов размером не более 20 мкм и частицы графита фракционного состава 40-160 мкм, объемная доля керамического наполнителя от 2,5 до 5,0 об. %.Composite material is known from the prior art (USSR AS No. 449960, IPC С22С 1/00, publ. 11/15/1974), antifriction purpose, according to which the cast composition based on industrial cast aluminum alloys (type silumins) contains two types of discrete fillers : high-hard, high-modulus ceramic particles of carbides, nitrides, oxides with a size of not more than 20 microns and graphite particles with a fractional composition of 40-160 microns, the volume fraction of ceramic filler is from 2.5 to 5.0 vol. %

К недостаткам известного изобретения относится недостаточно высокие антифрикционные свойства, стойкость к воздействию высоких температур и радиационных воздействий, которыми характеризуются условия эксплуатации изделий на АЭС.The disadvantages of the known invention include insufficiently high antifriction properties, resistance to high temperatures and radiation exposure, which characterize the operating conditions of products at nuclear power plants.

Задачей авторов изобретения является разработка антифрикционного материала, работоспособного в условиях высокоинтенсивных механических воздействий сил трения качения и вращения и высоких температур (в диапазоне 800-1000°C), характеризующегося повышенной механической прочностью.The task of the inventors is the development of antifriction material, workable in conditions of high-intensity mechanical stresses of the rolling friction and rotation forces and high temperatures (in the range of 800-1000 ° C), characterized by increased mechanical strength.

Новый технический результат, обеспечиваемый использованием предлагаемого изобретения, заключается в улучшении антифрикционных свойств, прочности и термостойкости. A new technical result provided by the use of the invention is to improve antifriction properties, strength and heat resistance.

Указанные задача и новый технический результат, обеспечиваются предлагаемым изобретением, представляющим собой шихту для получения горячим прессованием высокотемпературного композиционного антифрикционного материала на никелевой основе, содержащую нанопорошки никеля (Ni), молибдена (Мо) и порошок дисульфида молибдена (MoS2), согласно изобретению она содержит в составе шихты дополнительно порошкообразную медь, а дисульфид молибдена в виде частиц, которые предварительно агломерированы с частицами молибдена при следующем соотношении ингредиентов, % мас.:These tasks and a new technical result are provided by the present invention, which is a mixture for hot pressing of a high-temperature composite nickel-based antifriction material containing nanopowders of nickel (Ni), molybdenum (Mo) and molybdenum disulfide powder (MoS 2 ), according to the invention it contains the composition of the charge is additionally powdered copper, and molybdenum disulfide in the form of particles that are pre-agglomerated with molybdenum particles in the following ratio ingredients,% wt .:

Мо - от 10 до 20%Mo - from 10 to 20%

Cu - от 1,0 до 10%Cu - from 1.0 to 10%

MoS2 - от 8 до 12%MoS 2 - from 8 to 12%

Ni - остальное.Ni is the rest.

Предлагаемое изобретение поясняется следующим образом.The invention is illustrated as follows.

Антифрикционные материалы, характеризующиеся высокими трибологическими свойствами, довольно широко применяются в промышленности, в установках, где имеются вращающиеся детали, работающие при высоких динамических нагрузках усилий трения, вращения, вибраций (коэффициент трения которых порядка κ≤0,3). Особенно востребованы антифрикционные материалы, характеризующиеся повышенной работоспособностью при высоких температурных воздействиях, или в радиационных зонах (вращающиеся турбины на АЭС, в авиации, космических аппаратах).Antifriction materials, characterized by high tribological properties, are quite widely used in industry, in installations where there are rotating parts operating at high dynamic loads of friction, rotation, vibration (the friction coefficient of which is of the order of κ≤0.3). Particularly in demand are antifriction materials, which are characterized by increased performance at high temperature effects, or in radiation zones (rotating turbines at nuclear power plants, in aviation, spacecraft).

Условиям получения антифрикционных материалов с повышенными механическими характеристиками и термической прочностью оптимально соответствует метод порошковой металлургии. Метод порошковой Powder metallurgy method optimally meets the conditions for the production of antifriction materials with improved mechanical characteristics and thermal strength. Powder method

металлургии наиболее эффективен для изготовления антифрикционных изделий различного химического состава с хорошей прирабатываемостью, высокой износостойкостью, низким и стабильным коэффициентом трения (обычно ≤0,3, при наличии смазки <0,1).metallurgy is most effective for the manufacture of antifriction products of various chemical compositions with good break-in, high wear resistance, low and stable friction coefficient (usually ≤0.3, with grease <0.1).

Преимуществом таких материалов является их способность работать в тяжелых условиях без смазки. Традиционно антифрикционные материалы изготавливаются, в основном, на основе медных сплавов (баббиты) и имеют недостаточную износостойкость при высоких механических нагрузках и повышенной температуре.The advantage of such materials is their ability to work in harsh conditions without lubrication. Traditionally, antifriction materials are made mainly on the basis of copper alloys (babbits) and have insufficient wear resistance at high mechanical loads and elevated temperature.

Экспериментально было установлено, что для повышения термостойкости антифрикционных материалов целесообразно использовать в качестве матрицы жаропрочные сплавы на основе Ni, а в качестве «твердой смазки» тугоплавкие соединения с гексагональной графитоподобной решеткой, например BN или MoS2.It was experimentally established that to increase the heat resistance of antifriction materials, it is advisable to use heat-resistant Ni-based alloys as a matrix, and refractory compounds with a hexagonal graphite-like lattice, for example BN or MoS 2 , as a “solid lubricant”.

Предметом настоящего изобретения являются высокотемпературные антифрикционные материалы, которые нашли широкое применение в различных отраслях промышленности и предназначены для производства изделий с низкими потерями на трение, с хорошей прирабатываемостью, и высокой износостойкостью.The subject of the present invention is high-temperature antifriction materials, which are widely used in various industries and are intended for the manufacture of products with low friction losses, with good break-in, and high wear resistance.

Для решения задачи разработки высокотермостойкого антифрикционного материала необходимо удовлетворить следующим требованиям:To solve the problem of developing a highly heat-resistant antifriction material, it is necessary to satisfy the following requirements:

- низкий коэффициент трения,- low coefficient of friction,

- сравнительно высокая механическая прочность,- relatively high mechanical strength,

- способность сохранять работоспособность при повышенной (не менее 300°С) температуре. Антифрикционный материал, удовлетворяющий данным требованиям, должен представлять собой прочную матрицу, несущую основную механическую нагрузку, и смазывающий компонент, обеспечивающий низкий коэффициент трения.- the ability to maintain operability at elevated (not less than 300 ° C) temperature. An antifriction material that satisfies these requirements should be a strong matrix that carries the main mechanical load, and a lubricating component that provides a low coefficient of friction.

В промышленности применяются самосмазывающиеся подшипники с матрицами на основе сплавов Fe или цветных металлов (в основном, Cu).Self-lubricating bearings with dies based on Fe alloys or non-ferrous metals (mainly Cu) are used in industry.

Традиционно в качестве смазки применяют минеральные масла (И-20А, МГ) или элементарную серу (S), которыми пропитывают пористые заготовки. Смазывающий компонент (BN, ZnS, MoS2, графит, соединения Se) вводится в металлическую матрицу в виде порошка. Однако, рабочая температура традиционных материалов не превышает 170°С для Fe-основы и 120°С для подшипников на основе сплавов Cu /1/, что оказывается недостаточно. Кроме того, антифрикционные материалы на железной основе подвержены влиянию коррозии, что также является недостатком.Traditionally, mineral oils (I-20A, MG) or elemental sulfur (S), which impregnate porous preforms, are used as a lubricant. The lubricating component (BN, ZnS, MoS 2 , graphite, Se compounds) is introduced into the metal matrix in the form of a powder. However, the working temperature of traditional materials does not exceed 170 ° C for the Fe base and 120 ° C for bearings based on Cu / 1 / alloys, which is not enough. In addition, iron-based antifriction materials are susceptible to corrosion, which is also a disadvantage.

В порошковой металлургии традиционным методом получения изделий является метод предварительного компактирования порошков (или их смесей) с последующим «свободным» спеканием при температуре, превышающей температуру начала рекристаллизации основного компонента: 0,5-0,7 Тпл. Однако, изделия, полученные таким методом, почти всегда имеют значительную остаточную пористость, что снижает их прочностные характеристики. Экспериментально показано, что материалы с невысокой пористостью получаются при использовании метода жидкофазного спекания. При этом компоненты материала, находящиеся в твердой фазе, должны хорошо смачиваться жидкостью (краевой угол смачивания близок или равен 0°). Наличие в составе материала «твердых смазок» препятствует процессу уплотнения в объеме готового изделия.In powder metallurgy, the traditional method of obtaining products is the method of preliminary compaction of powders (or mixtures thereof) with subsequent “free” sintering at a temperature exceeding the temperature of the onset of recrystallization of the main component: 0.5-0.7 T pl. However, products obtained by this method almost always have significant residual porosity, which reduces their strength characteristics. It has been experimentally shown that materials with low porosity are obtained using the liquid phase sintering method. In this case, the components of the material in the solid phase should be well wetted by the liquid (the contact angle is close to or equal to 0 °). The presence of "solid lubricants" in the material prevents the compaction process in the volume of the finished product.

Однако предлагаемый полученный горячим прессованием материал на никелевой основе (58% Ni + 20% Mo + 10% Cu + 12% MoS2) характеризовался достаточно плотным (средняя плотность 7,63 г/см3) и прочным, при обработке хорошо «держал» острую кромку.However, the proposed material obtained by hot pressing, a nickel-based material (58% Ni + 20% Mo + 10% Cu + 12% MoS 2 ) was characterized by a fairly dense (average density of 7.63 g / cm 3 ) and strong, well "kept" during processing sharp edge.

В результате проведения ряда опытов были получены образцы такого материала различных типоразмеров, которые подвергались контрольным испытаниям. После проведения контрольных испытаний установлено, что данный материал имеет очень высокие физико-механические характеристики - обладает высокой износостойкостью и термостойкостью в условиях радиационного воздействия и воздействия сил трения. Это подтверждено применением данного материала в составе экспериментального узла реакторной установки. Характеристики данного материала представлены в таблице 1.As a result of a series of experiments, samples of such material of various sizes were obtained, which were subjected to control tests. After conducting control tests, it was found that this material has very high physical and mechanical characteristics - it has high wear resistance and heat resistance under conditions of radiation exposure and the influence of friction forces. This is confirmed by the use of this material in the experimental unit of the reactor installation. The characteristics of this material are presented in table 1.

Таким образом, при использовании предлагаемого состава высокотемпературного антифрикционного материала был достигнут высокий уровень физико-механических свойств в условиях радиационного воздействия - антифрикционные свойства, прочность, термостойкость.Thus, when using the proposed composition of high-temperature antifriction material, a high level of physical and mechanical properties was achieved under radiation exposure - antifriction properties, strength, and heat resistance.

Возможность промышленной реализации изобретения подтверждается следующими примерами.The possibility of industrial implementation of the invention is confirmed by the following examples.

Пример 1. В лабораторных условиях предлагаемый антифрикционный материал был получен горячим прессованием. Изготавливали образцы следующих составов: 58% Ni + 20% Мо + 10%Cu + 12% MoS2; ПН75Ю23В2 + 10% MoS2; ПН70Ю30 + 10% MoS2 (таблица 1).Example 1. In laboratory conditions, the proposed antifriction material was obtained by hot pressing. Samples were made of the following compositions: 58% Ni + 20% Mo + 10% Cu + 12% MoS 2 ; PN75U23V2 + 10% MoS 2 ; PN70U30 + 10% MoS 2 (table 1).

Оценку качества полученных образцов проводили по следующим параметрам: внешний вид, обрабатываемость, склонность к осыпанию острых кромок, термостойкость, прочность.Evaluation of the quality of the obtained samples was carried out according to the following parameters: appearance, workability, tendency to shed sharp edges, heat resistance, strength.

Образцы имели следующую плотность: 7,63 г/см3 (состав 1), 6,34 г/см3 (состав 2) и 5,63 г/см3 (состав 3).The samples had the following density: 7.63 g / cm 3 (composition 1), 6.34 g / cm 3 (composition 2) and 5.63 g / cm 3 (composition 3).

Материал на основе ПН70Ю30 получился непрочным, легко осыпался по кромкам, материал на основе ПН75Ю23В2 практически не обрабатывался резцом из-за очень высокой твердости и также осыпался по кромкам. Кроме того, на шлифованных поверхностях при небольшом увеличении (×20) наблюдалась значительная пористость.Material based on PN70YU30 turned out to be fragile, easily crumbled along the edges, material based on PN75YUVV2 was practically not cut with a cutter due to its very high hardness and also crumbled along the edges. In addition, significant porosity was observed on polished surfaces at a small increase (× 20).

Материал на никелевой основе (58% Ni + 20% Мо + 10% Cu + 12% MoS2) получился достаточно плотным (средняя плотность 7.63 г/см3) и прочным, при обработке хорошо «держал» острую кромку.The nickel-based material (58% Ni + 20% Mo + 10% Cu + 12% MoS 2 ) turned out to be quite dense (average density 7.63 g / cm 3 ) and strong, and kept a sharp edge well during processing.

Таким образом, наилучшее качество имел материал на основе никелевого сплава (состав 1).Thus, the best quality was the material based on Nickel alloy (composition 1).

Figure 00000001
Figure 00000001

Claims (2)

Шихта для получения горячим прессованием высокотемпературного композиционного антифрикционного материала на никелевой основе, содержащая нанопорошки никеля (Ni), молибдена (Мо) и порошок дисульфида молибдена (MoS2), отличающаяся тем, что она содержит порошкообразную медь, при этом частицы порошка дисульфида молибдена агломерированы с частицами порошка молибдена при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:A mixture for producing by hot pressing a high-temperature composite nickel-based antifriction material containing nanopowders of nickel (Ni), molybdenum (Mo) and molybdenum disulfide powder (MoS 2 ), characterized in that it contains powdered copper, while molybdenum disulfide powder particles are agglomerated with particles of molybdenum powder in the following ratio of ingredients, wt.%: Мо Mo от 10 до 20from 10 to 20 Cu Cu от 1,0 до 10from 1.0 to 10 MoS2 MoS 2 от 8 до 12from 8 to 12 Ni Ni остальноеrest
RU2017133397A 2017-09-25 2017-09-25 Charge for producing high-temperature composite antifriction material on nickel basis by hot pressing RU2672975C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017133397A RU2672975C1 (en) 2017-09-25 2017-09-25 Charge for producing high-temperature composite antifriction material on nickel basis by hot pressing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017133397A RU2672975C1 (en) 2017-09-25 2017-09-25 Charge for producing high-temperature composite antifriction material on nickel basis by hot pressing

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2672975C1 true RU2672975C1 (en) 2018-11-21

Family

ID=64556455

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017133397A RU2672975C1 (en) 2017-09-25 2017-09-25 Charge for producing high-temperature composite antifriction material on nickel basis by hot pressing

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2672975C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU449960A1 (en) * 1972-10-06 1974-11-15 Предприятие П/Я Г-4128 Sintered Nickel Based Antifriction Material
SU452618A1 (en) * 1969-12-29 1974-12-05 Предприятие П/Я Р-6209 Cermet antifriction material
WO2001083652A1 (en) * 2000-05-01 2001-11-08 Bearing Sliding Inc. Composite material for anti-friction workpieces
UA29845U (en) * 2007-10-22 2008-01-25 Национальный Технический Университет Украины "Киевский Политехнический Институт" Powder high-temperature antifrictional material based on nickel
UA31545U (en) * 2007-12-19 2008-04-10 Национальный Технический Университет Украины "Кивский Политехнический Институт" Antifriction composition material on the basis of nickel

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU452618A1 (en) * 1969-12-29 1974-12-05 Предприятие П/Я Р-6209 Cermet antifriction material
SU449960A1 (en) * 1972-10-06 1974-11-15 Предприятие П/Я Г-4128 Sintered Nickel Based Antifriction Material
WO2001083652A1 (en) * 2000-05-01 2001-11-08 Bearing Sliding Inc. Composite material for anti-friction workpieces
UA29845U (en) * 2007-10-22 2008-01-25 Национальный Технический Университет Украины "Киевский Политехнический Институт" Powder high-temperature antifrictional material based on nickel
UA31545U (en) * 2007-12-19 2008-04-10 Национальный Технический Университет Украины "Кивский Политехнический Институт" Antifriction composition material on the basis of nickel

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2008007796A (en) Cu-Ni-Sn SERIES COPPER BASED SINTERED ALLOY HAVING EXCELLENT FRICTION/WEAR RESISTANCE AND BEARING MATERIAL COMPOSED OF THE ALLOY
EP2918693B1 (en) Sintered alloy superior in wear resistance
Rajaganapathy et al. Investigation on Tribological and mechanical behaviour of AA6082—Graphene based composites with Ti particles
Ramazonovich et al. Resource-saving manufacturing technologies and thermal hardening of machine parts and tool
Su et al. Microstructure and frictional properties of copper-tin composites containing graphite and MoS2 by rapid hot-press sintering
Juszczyk et al. Tribological properties of copper-based composites with lubricating phase particles
CN103834866A (en) High-strength high-wear resistance high-temperature self-lubricating composite material and preparation method thereof
JP5496380B2 (en) Cu-Ni-Sn-based copper-based sintered alloy having excellent friction and wear resistance, method for producing the same, and bearing material comprising the alloy
JP2009079136A (en) Copper-based, oil-impregnated and sintered sliding member
JPH0765133B2 (en) Abrasion resistant copper-based sintered oil-impregnated bearing material
CN108220666A (en) A kind of more resistant novel copper-based self-lubricating composite
RU2672975C1 (en) Charge for producing high-temperature composite antifriction material on nickel basis by hot pressing
Sharma et al. Effect of speed on the tribological behavior of Fe–Cu–C based self lubricating composite
Juszczyk et al. Microstructure and tribological properties of the copper matrix composite materials containing lubricating phase particles
Furlan et al. Sintering studies and microstructural evolution of Fe-MoS2 mixtures
JP2009007433A (en) Copper-based oil-containing sintered sliding member and method for producing the same
Dyachkova et al. Tribological behavior of sintered tin bronze with additions of alumina and nickel oxide
CN112567057A (en) Lead-free superhard self-lubricating copper alloy and manufacturing method thereof
Xue et al. Friction and wear behavior of TiAl matrix composites incorporated with silver and molybdenum disulfide
JP2008007795A (en) Cu-Ni-Sn SERIES COPPER BASED SINTERED ALLOY FOR BEARING HAVING EXCELLENT CORROSION RESISTANCE, FRICTION-WEAR RESISTANCE AND SEIZURE RESISTANCE
JP3840495B2 (en) Sintered alloy for lubricant and method for producing the same
Dubey et al. Synthesis and mechanical characterisation of self-lubricating Al7075/MoS2/ZrB2 hybrid composite
JPS6316455B2 (en)
Shevchuk et al. Antifriction composite materials for friction joints of centrifugal equipment
JPH0665734B2 (en) Metal-based composite material with excellent friction and wear characteristics