Композиционный фрикционный материал

 

Изобретение относится к порошковой металлургии. Сущность изобретения: предложен композиционный фрикционный материал, содержащий нитрид кремния в виде каркаса из пористых элементов и волокон, расположенных в ячейках каркаса, и металлическую связку - сплав, в качестве которого он содержит латунь, при следующем соотношении компонентов, об.%: нитрид кремния 24 - 52; латунь 48 - 76. 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к получению композиционного материала на основе меди и может быть использовано в качестве фрикционного материала в узлах трения машин, а именно в тормозных устройствах и силовых фрикционных передачах. Цель изобретения повышение стойкости к коррозионно-абразивному износу. П р и м е р. Материал получают путем пропитки пористой нитридкремниевой керамики из тонкостенных пористых элементов расплавом металла под давлением. Керамику берут с пористостью 48-76% и толщиной элементов 0,01, 0,03, 0,07 мм. Примерно такую же величину (0,01-0,2 мм) имеют пустоты (ячейки) в каркасе. Первоначально элементы сложены из частиц кремния и имеют пористость 35-40% после реакционного спекания в азоте в результате азотирования кремния, идущего с увеличением объема твердой фазы, поры частично зарастают. Пористость элементов снижается до 15-25% объем ячеек также заполняется на 2-10 об. волокнами (нитевидными кристаллами) нитрида кремния, образующимся в ходе реакционного спекания. Для пропитки используют литейный медный сплав латунь ЛЦ40СД, содержащий кроме меди 40% цинка, и обычное оборудование, применяемое для литья под давлением. Нитридкремниевую керамику нагревают до 600-900^оС, помещают в пресс-форму для литья под давлением, заливают расплавом при температуре 900-1100^оС и проводят цикл литья под давлением. При повышении давления в пресс-форме расплав входит в ячейки и внутриэлементные поры каркаса. Давление в пресс-форме снижают после затвердевания расплава. Обычно достаточно выдержки 30 с. Выбор технологических параметров, температуры керамики, расплава, давления должен обеспечивать полную пропитку. Для плотной керамики, у которой размер пор и проницаемость меньше, требуются более высокие температуры расплава и давления прессования. Для оценки стойкости композитов к коррозионно-абразивному износу проведены сравнительные испытания композитов на основе латуни ЛЦ40СД и на основе алюминиевого сплава АК5М2. В ходе испытания образцы в виде цилиндров диаметром 15 мм прижимали торцом к вращающемуся диску. Испытания проводили при скольжении по шлифовальной шкурке, смоченной водопроводной водой, при нагрузке 0,091 МПа. Во втором случае образцы скользили по резине, смоченной 0,5% -ным раствором H₂SO₄, с дисперсией абразива Al₂O₃ при его концентрации 12,5 г на 1 л, жидкости, при нагрузке 0,025 МПа. Время испытания по шкурке 30 сек, по резине 5 ч. Износ оценивали весовым методом с пересчетом в объемные показатели по плотности композиций. Одновременно испытывали в качестве базового объекта хромоникелевую сталь SH финского производства. Результаты испытаний приведены в таблице. Как видно из таблицы, заявляемые композиционные материалы на основе медного сплава имеют преимущественно перед материалом прототипом в стойкости к коррозионно-абразивному износу. Повышение стойкости не менее 20% а у оптимальных составов достигает и 40% Кроме того, предлагаемый материал имеет преимущества перед материалом-прототипом при использовании в фрикционной паре со сталью без смазки. На чертеже приведены зависимости коэффициентов трения (f₁, f₂) и относительного износа (l₁, l₂) композитов на основе меди (f₂, f₂) и на основе алюминия (f₁, f₂). Композит на основе меди характеризуется более высоким коэффициентом трения и меньшим износом во всем исследуемом диапазоне нагрузок. Таким образом, применение предлагаемого материала в качестве фрикционного позволит повысить эффективность тормозных и передаточную способность фрикционных узлов. Материал способен работать в паре со сталью как при сухом трении, так и в условиях смазки.

Формула изобретения

КОМПОЗИЦИОННЫЙ ФРИКЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ, содержащий нитрид кремния в виде каркаса из пористых элементов и волокон, расположенных в ячейках каркаса, и металлическую связку-сплав, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости к коррозионно-абразивному износу, он в качестве металлической связки-сплава содержит латунь при следующем соотношении компонентов, об. Нитрид кремния 24 52 Латунь 48 76

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 31-2000

Извещение опубликовано: 10.11.2000        

---