ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТРЕНИЯ СТАЛИ ШХ15 ПО ПОКРЫТИЮ НА ОСНОВЕ SiO₂, СОДЕРЖАЩЕМУ НАНОЧАСТИЦЫ MoS₂ СО СРЕДНИМ РАЗМЕРОМ 64 нм

В настоящее время представляет практический интерес выявление закономерностей влияния наночастиц дисульфида молибдена на трение в парах трения «сталь - беспористое нанокомпозиционное покрытие» для увеличения антифрикционных свойств покрытий триботехнического назначения. В границах данной работы приведены результаты исследований трения верчения стали марки ШХ15 по поверхности беспористого покрытия с матрицей из диоксида кремния, наполненного наночастицами дисульфида молибдена размером 64 нм в концентрации 73%, нанесённого на подложку из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т. Для исследования были взяты образцы из стали 12Х18Н10Т, с нанесенными на них покрытиями из SiO2 и SiO2+73%MoS2 (64нм). Толщина нанесенных беспористых покрытий составляла около 1мкм. В качестве вращающегося контртела использовался цилиндрический образец (ролик) из подшипниковой стали марки ШХ-15, диаметром 10мм. Выбранный твёрдый смазочный материал - наноразмерный порошкообразный дисульфид молибдена шарообразной формы. В процессе испытаний вращающийся стальной образец своей плоской частью прижимался к плоскости зажатого в струбцине образца. Струбцина, зафиксированная на подшипниковом узле, с помощью тросика и тензобалки в процессе опыта удерживалась от поворота, сообщаемого подвижным роликом. С тензобалки на компьютер передавались данные о силе трения и действующей нагрузке. В процессе всех опытов нагрузка на пару трения составляла 250 Н, а частота вращения вала, в котором был зажат стальной ролик, составляла 450 об/мин, время трения составляло 600 с. Экспериментально установлено, что в результате трения верчения по схеме «плоскость-плоскость» образца из подшипниковой стали ШХ15 по нанокомпозиционному покрытию наблюдаются антифрикционные эффекты относительно аналогичных испытаний покрытия из ненаполненного наночастицами диоксида кремния. Показано стабилизирующее действие наночастиц на процесс фрикцио-нного взаимодействия в режиме трения верчения.

трение, наночастицы, твёрдый смазочный материал, антифрикционное покры-тие, смазочный слой, friction, nanoparticles, solid lubricant, antifriction coating, lubricant layer

1. Коротеев В.О. Синтез и физико-химические характеристики низкоразмерных сульфидов молибдена на носителях из терморасширенного графита и углеродных нанотруб: дис.. канд. хим. наук 02.00.04. Новосибирск, 2012. 137с.

2. Rapoport L., Fleischer N., Tenne R. Applications of WS2 (MoS2) inorganic nanotubes and fullerene-like nanoparticles for solid lubrication and for structural nanocomposites, Journal of Materials Chemistry, 2005, vol.15. pp. 1782-1788.

3. Feldman Y., Wasserman E., Sro-lovitz D.J., Tenne R. High-Rate, Gas-Phase Growth of MoS 2 Nested Inorganic Fullerenes and Nanotubes. Science, 1995, vol. 267, рp. 222-225.

4. Feldman Y., Frey G.L., Homyonfer M., Lyakhovitskaya V., Margulis L., Cohen H., Hodes G., Hutchison J.L., Tenne R. Bulk Synthesis of Inorganic Fullerene-like MS2 (M = Mo, W) from the Respective Trioxides and the Reaction Mechanism. Journal of the American Chemical Society, 1996, vol. 118, pр. 5362-5367.

5. Margulis L., Dluzewski P., Feldman Y., Tenne R. TEM study of chirality in MoS2 nanotubes. Journal of Microscopy, 1996. vol. 181, pр. 68-71.

6. Frey G., Tenne R., Matthews M., Dresselhaus M., Dresselhaus G. Optical properties of MS2 (M = Mo, W) inorganic fullerene-like and nanotube material: Optical absorption and resonance Raman measurements. Journal of Materials Research, 1998, vol. 13, рр. 2412-2417.

7. Frey G.L., Elani S., Homyonfer M., Feldman Y., Tenne R. Optical-absorption spectra of inorganic fullerenelike MS2 (M=Mo, W). Phys. Rev. B, 1998, vol. 57, рp. 6666-6671.

8. Frey G.L., Tenne R., Matthews M.J., Dresselhaus M.S., Dresselhaus G. Raman and resonance Raman investigation of MoS2 nanoparticles. Phys. Rev. B, 1999, vol. 60, рр. 2883-2892

9. Zak A., Feldman Y., Alperovich V., Rosentsveig R., Tenne R. Growth Mechanism of MoS2 Fullerene-like Nanoparticles by Gas-Phase Synthesis. Journal of the American Chemical Society, 2000, vol. 122, рр. 11108-11116.

10. Составляющие технологического процесса создания смазочных композиционных материалов, содержащих высокодисперсные частицы слоистого модификатора трения / А.Д. Бреки, О.В. Толочко, Н.Е. Стариков, Д.А. Провоторов, Н.Н. Сергеев, Е.В. Агеев, А.Е. Гвоздев // Известия Юго-Западного государственного университета. 2015. № 4 (61). С. 19-25.

11. О диспергировании в маслах дисперсных наполнителей при приготовлении смазочных композиционных материалов и в процессе функционирования узлов трения / А.Д. Бреки, Н.Е. Стариков, Д.А. Провоторов, Е.В. Агеев, А.Е. Гвоздев // Известия Юго-Западного государственного университета. 2015. № 4 (61). С. 51-54.

12. О расчёте седиментации высокодисперсного наполнителя при хранении жидкого смазочного композиционного материала / А.Д. Бреки, Н.Е. Стариков, Д.А. Провоторов, Е.В. Агеев, А.Е. Гвоздев // Известия Юго-Западного государственного университета. 2015. № 5 (62). С. 27-31.

13. О качении шара и цилиндра по криволинейной поверхности с вязкой прослойкой из жидкого смазочного композиционного материала / А.Д. Бреки, Н.Е. Стариков, Д.А. Провоторов, Е.В. Агеев, А.Е. Гвоздев // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2015. № 4 (17). С. 8-12.

14. Cостояние нефтяных смазочных композиционных материалов в подшипниковых узлах в процессе тепломассообмена / А.Д. Бреки, О.В. Толочко, Е.С. Васильева, А.Е. Гвоздев, Н.Е. Стариков // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2014. № 12-1. С. 117-124.

15. Общие свойства и особенности взаимодействия дисперсных компонентов смазочного материала / А.Д. Бреки, О.В. Толочко, А.Е. Гвоздев, Н.Е. Стариков // Современное машиностроение. Наука и образование. 2014. № 4. С. 319-326.

16. Влияние антифрикционных дисперсных материалов на относительную опорную длину профиля поверхностей трения деталей / А.Д. Бреки, О.В. Толочко, А.Е. Гвоздев, Н.Е. Стариков // Современное машиностроение. Наука и образование. 2014. № 4. С. 327-334.

17. Исследование нагрузочной способности смазочных композиций с наночастицами WS2 и WSe2 для железнодорожных втулок / А.Д. Бреки, Е.С. Васильева, М.Ю. Максимов, С.Г. Чулкин // Вопросы материаловедения. 2012. № 2 (70). С. 109-113.

18. Взаимодействие дисперсных компонентов смазочного композиционного материала, содержащего наночастицы дихалькогенидов вольфрама / А.Д. Бреки, О.В. Толочко, Е.С. Васильева, А.Е. Гвоздев, Н.Е. Стариков // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2015. № 5-2. С. 136-144.

19. Технология конструкционных и эксплуатационных материалов: учебник / А.Е. Гвоздев, Н.Е. Стариков, В.И. Золотухин, Н.Н. Сергеев, А.Н. Сергеев, А.Д. Бреки; под. ред. проф. А.Е. Гвоздева. Тула: Изд-во ТулГУ, 2016. 351 с.

20. Макаров Э.С., Гвоздев А.Е., Журавлев Г.М. Теория пластичности дилатирующих сред: монография / под ред. проф. А.Е. Гвоздева, 2-е изд., перераб. и доп. Тула: Изд-во ТулГу, 2015. 337 с.

21. Триботехнические свойства композиционных покрытий с полиимидными матрицами и наполнителями из наночастиц дихалькогенидов вольфрама для узлов трения машин: монография / А.Д. Бреки, В.В. Кудрявцев, А.Л. Диденко, Е.С. Васильева, О.В. Толочко, Н.Н. Сергеев, Н.Е. Стариков, А.Е. Гвоздев; под ред. А.Д. Бреки. Тула: Изд-во ТулГУ, 2015. 128 с.

22. Эксплуатация, техническое обслуживание и ремонт автомобиля: учебное пособие / Н.Н. Сергеев, А.Е. Гвоздев, А.Н. Сергеев, К.Г. Мирза, Ю.С. Дорохин, Д. М. Хонелидзе. Тула: Изд-во ТулГУ, 2015. 174 с.

23. Основы технологической подготовки: учебное пособие / Н.Н. Сергеев, А.Н. Сергеев, А.Е. Гвоздев, А.Г. Колмаков, А.Д. Бреки, Д.А. Провоторов, В.И. Золотухин Н.Е. Стариков, П.Н. Медведев, Д.В. Малий, Ю.С. Дорохин, Д.Н. Боголюбова, А.А. Калинин, О.В. Кузовлева, К.Н. Старикова, С.Н. Кутепов, Д.М. Хонелидзе, В.В. Новикова; под ред. проф. А.Е. Гвоздева. Изд. 2-е, испр. и доп. Тула: Изд-во ТулГУ, 2015. 187 с.

24. Материаловедение: учебник для вузов / Ф.К. Малыгин, Н.Е. Стариков, А.Е. Гвоздев, В.И. Золотухин, Н.Н. Сергеев, А.Д. Бреки. Тула: Изд-во ТулГУ, 2015. 268 с.

25. Триботехнические характеристики жидких смазочных и полиамидных композиционных материалов, содержащих антифрикционные наночастицы дихалькогенидов вольфрама / А.Д. Бреки, Е.С. Васильева, О.В. Толочко, Н.Е. Стариков, Н.Н. Сергеев, Д.А. Провоторов, А.Н. Сергеев, А.Е. Гвоздев; под ред. А.Д. Бреки. Тула: Изд-во ТулГУ, 2015. 276 с.

26. Многопараметрическая оптимизация параметров лазерной резки стальных листов / А.Е. Гвоздев, И.В. Голышев., И.В. Минаев, А.Н. Сергеев, Н.Н. Сергеев, И.В. Тихонова, Д.М. Хонелидзе, А.Г. Колмаков // Материаловедение. 2015. № 2. С. 31-36.

27. Синтез и триботехнические свойства композиционных покрытий с матрицей из полиамида ПМ-ДАДФЭ и наполнителями из наночастиц дихалькогенидов вольфрама при сухом трении скольжения / А.Д. Бреки, А.Л. Диденко, В.В. Кудрявцев, Е.С. Васильева, О.В. Толочко, А.Г. Колмаков, Ю.А. Фадин, Н.Н. Сергеев, А.Е. Гвоздев, Н.Е. Стариков, Д.А. Провоторов // Материаловедение. 2015. № 12. С. 36-40.

28. Постановка задачи расчета деформационной повреждаемости металлов и сплавов / Г.М. Журавлев, А.Е. Гвоздев, Н.Н. Сергеев, В.И. Золотухин, Д.А. Провоторов // Производство проката. 2015. № 10. С. 18-26.

29. Триботехнические свойства композиционных покрытий на основе полигетероарилена «Р-ОДФО» с наполнителем из наночастиц диселенида вольфрама / А.Д. Бреки, Ю.А. Фадин, А.Л. Диденко, В.В. Кудрявцев, О.В. Толочко, Е.С. Васильева, А.Е.Гвоздев, Н.Е. Стариков, Д.А. Провоторов // Известия ТулГУ. Серия: Технические науки. 2015. Вып.11. Ч.1. С. 133-139.

30. Влияние смазочного композиционного материала с наночастицами диселенида вольфрама на трение в подшипниках качения / А.Д. Бреки, В.В. Медведева, Ю.А. Фадин, О.В. Толочко, Е.С. Васильева, А.Н. Сергеев, Д.А. Провоторов, А.Е. Гвоздев, Н.Е. Стариков, Ю.Е. Титова // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2015. Вып.11. Ч.1. С. 171-180.

31. Триботехнические свойства композиционных покрытий на основе полигетероарилена «ДАИ» с наполнителем из наночастиц дихалькогенидов вольфрама / А.Д. Бреки, Ю.А. Фадин, А.Л. Диденко, В.В. Кудрявцев, О.В. Толочко, Е.С. Васильева, А.Е. Гвоздев, Н.Е. Стариков, А.А. Калинин, Д.А. Провоторов // Известия Туль-ского государственного университета. Технические науки. 2015. Вып.8. Ч.2. С. 148-155.

32. Триботехнические свойства композиционных покрытий на основе полигетероарилена «Р-ОООД» с наполнителем из наночастиц диселенида вольфрама / А.Д. Бреки, Ю.А. Фадин, А.Л. Диденко, В.В. Кудрявцев, О.В. Толочко, Е.С. Васильева, А.Е. Гвоздев, Н.Е. Стариков, Д.А. Провоторов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2015. Вып.8. Ч.2. С. 181-188.

33. Взаимодействие дисперсных компонентов смазочного композиционного материала, содержащего наночастицы дихалькогенидов вольфрама / А.Д. Бреки, О.В. Толочко, Е.С. Васильева, А.Е. Гвоздев, Н.Е. Стариков, Д.А. Провоторов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2015. Вып.7. Ч.1. С. 197-205.

34. Выбор дисперсности наполнителя из частиц дихалькогенидов вольфрама для создания смазочного композиционного материала / А.Д. Бреки, О.В. Толочко, Е.С. Васильева, А.Е. Гвоздев, Н.Е. Стариков, Д.А. Провоторов, А.А. Калинин // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2015. Вып.7. Ч.1. С. 235-243.

35. Оценка влияния размера частиц и концентрации порошков горных пород на противоизносные свойства жидких смазочных композиций / В.В. Медведева, М.А. Скотникова, А.Д. Бреки, Н.А. Крылов, Ю.А. Фадин, А.Н. Сергеев, Д.А. Провоторов, А.Е. Гвоздев, Н.Е. Стариков // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2015. Вып.11. Ч.1. С. 57-65.

36. Влияние смазочного композиционного материала с наночастицами дисульфида вольфрама на трение в подшипниках качения / А.Д. Бреки, В.В. Медведева, Ю.А. Фадин, О.В. Толочко, Е.С. Васильева, А.Н.Сергеев, Д.А. Провоторов, А.Е. Гвоз-дев, Н.Е. Стариков // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2015. Вып.11. Ч.1. С. 78-86.

37. Оценка взаимодействия между наночастицами дихалькогенидов вольфрама в среде жидкого смазочного материала / А.Д. Бреки, О.В. Толочко, Е.С. Васильева, А.Е. Гвоздев, Н.Е. Стариков, Д.А. Провоторов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2015. Вып.7. Ч.2. С. 8-14.

38. Оценка влияния жидкого смазочного композиционного материала с наночастицами геомодификатора на трение в подшипниковом узле / А.Д. Бреки, О.В. Толочко, Н.Е. Стариков, Д.А. Провоторов, Е.В. Агеев, А.Е. Гвоздев // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2015. № 3 (16). С. 17-23.

39. Комплексный подход к исследованию экстремальных эффектов в металлических, композиционных и нанокристаллических материалах: коллективная монография / А.Е. Гвоздев, Н.Н. Сергеев, А.Н. Сергеев, Д.А. Провоторов, В.И. Золотухин, А.Д. Бреки, П.Н. Медведев, М.Н. Гаврилин, Г.М. Журавлев, Д.В. Малий, Ю.С. Дорохин, Д.Н. Боголюбова, А.А. Калинин, Д.Н. Романенко, И.В. Минаев, О.В. Кузовлева, Н.Е. Проскуряков, А.С. Пустовгар, Ю.Е. Титова, И.В. Тихонова. Тула: Изд-во ТулГУ, 2014. 128 с.

40. Триботехнические свойства жидких смазочных композиционных материалов, содержащих полученные методом газофазного синтеза высокодисперсные дисульфид и диселенид вольфрама: монография / А.Д. Бреки, Е.С. Васильева, О.В. Толочко, Н.Н. Сергеев, А.Е. Гвоздев.; под ред. А.Д. Бреки. Тула: Изд-во ТулГУ, 2014. 152 с.

41. Жидкие смазочные композиционные материалы, содержащие высокодисперсные наполнители, для подшипниковых узлов управляемых систем: монография / А.Д. Бреки, Е.С. Васильева, О.В. Толочко, Н.Н. Сергеев, А.Е. Гвоздев. Тула: Изд-во ТулГУ, 2014. 144 с.

42. Механические свойства конструкционных и инструментальных сталей в состоянии предпревращения при термомеханическом воздействии / А.Е. Гвоздев, А.Г. Колмаков, О.В. Кузовлева, Н.Н. Сергеев, И.В. Тихонова // Деформация и разрушение материалов. 2013. № 11. С. 39-42.

43. Гвоздев А.Е., Афанаскин А.В., Гвоздев Е.А. Закономерности проявления сверхпластичности сталей Р6М5 и 10Р6М5-МП // Металловедение и термическая обработка материалов. 2002. № 6. С. 32-36.

44. Гвоздев А.Е. Производство заготовок быстрорежущего инструмента в условиях сверхпластичности. М.: Машиностроение, 1992. 176 с.

45. Breki A.D., Gvozdev A.E., Kolmakov A.G., Starikov N.E., Provotorov D.A., Sergeyev N.N., Khonelidze D.M. On friction of metallic materials with consideration for superplasticity phenomenon. Inorganic materials: Applied Research, 2017, vol. 8, no. 1, pp. 126-129.

46. Gvozdev A.E., Sergeyev N.N., Minayev I.V., Kolmakov A.G., Tikhonova I.V., Sergeyev A.N., Provotorov D.A., Kho-nelidze D.M., Maliy D.V., Golyshev I.V. Temperature distribution and structure in the heat-affected zone for steel sheets after laser cutting. Inorganic materials: Applied Research. 2017, vol. 8, no. 1, pp. 148-152.

47. Breki A.D., Didenko A.L., Kudryavtsev V.V., Vasilyeva E.S., Tolochko O.V., Kolmakov A.G., Gvozdev A.E., Provotorov D.A., Starikov N.E., Fadin Yu.A. Synthesis and dry sliding behavior of composite coating with (R-OOO)FT polyimide matrix and tungsten disulfide nanoparticle filler. Inorganic materials: Applied Research, 2017, vol. 8. no. 1, pp. 32-36.

48. Breki A.D., Didenko A.L., Kudryavtsev V.V., Vasilyeva E.S., Tolochko O.V., Gvozdev A.E., Sergeyev N.N., Provotorov D.A., Starikov N.E., Fadin Yu.A., Kolmakov A.G. Composite coatings based on A-OOO polyimide and WS2 nanoparticle filler. Inorganic materials: Applied Research, 2017, vol. 8, no. 1, pp. 56-59.

49. Gvozdev A.E., Sergeyev N.N., Minayev I.V., Kolmakov A.G., Tikhonova I.V. Role of nucleation in the of first-order phase transformations. Inorganic Materials: Applied Research. 2015, vol. 6, no. 4, pp. 283-288.

50. Gvozdev A.E., Golyshev I.V., Minayev I.V., Sergeyev A.N., Sergeyev N.N., Tikhonova I.V., Khonelidze D.M., Kolmakov A.G. Multiparametric optimization of laser cutting of steel sheets. Inorganic Materials: Applied Research. 2015, vol. 6, no. 4, pp. 305-310.

51. Gvozdev A.E., Bogolyubova D.N., Sergeev N.N., Kolmakov A.G., Provotorov D.A., Tikhonova I.V. Features of softening processes of aluminum, copper, and their alloys under hot deformation. Inorganic Materials: Applied Research. 2015, vol. 6, no. 1, pp. 32-40.

52. Gvozdev A.E., Minaev I.V., Sergeev N.N., Kolmakov A.G., Provotorov D.A., Tikhonova I.V. Grain size effect of austenite on the kinetics of pearlite transformation in low-and medium-carbon low-alloy steels. Inorganic Materials: Applied Research, 2015, vol. 6, no. 1. pp. 41-44.