Состав, структура и свойства антифрикционных сплавов на основе шихты, полученной электродиспергированием отходов бронзы БрО5С25 в керосине

Цель. Изучение состава, структуры и свойств антифрикционных сплавов на основе электроэрозионной шихты бронзы БрО5С25, полученной в углеродсодержащей среде – керосине осветительном.
Методы. Диспергирование отходов сплава БрО5С25 проводили на установке для электродиспергирования электропроводных материалов. В качестве металлоотходов применялись отходы сплава БрО5С25. В качестве рабочей жидкости использовался керосин осветительный.
В результате воздействия кратковременных электрических разрядов между электродами и отходами происходило их разрушение с образованием мелкодисперсных частиц. Для получения компактированных материалов был использован ручной настольный пресс Herzog TP 20. Для исследования состава, структуры и свойств полученных спеченных изделий применялось современное оборудование и взаимодополняющие методы физического материаловедения.
Результаты. Анализ поверхности показал, что сплавы имеют мелкозернистое строение, равномерное распределение фаз и небольшое количество пор. Анализ элементного состава установил, что на поверхности новых сплавов содержится углерод, а все остальные элементы Sn, Cu и Pb распределены относительно равномерно. Анализ исследуемых сплавов показал наличие в них фаз: Cu, CuSn, SnO, CuO, PbO, Pb. Карбидообразующих элементов в составе сплава нет.
Экспериментально установлено, что состав, структура и свойства шихты диспергированной электроэрозией бронзы БрО5С25 оказывают влияние на трибологические свойства заготовок сплава. В частности, наличие в сплаве из элекроэрозионной шихты, полученной в керосине, свободного углерода, выполняющего роль твердой смазки, приводит к снижению коэффициента трения.
Заключение. Показано, что сплавы, полученные из электроэрозионной шихты, обладают более высокими значениями микротвердости в сравнении со сплавом, полученным из промышленно применяемой шихты. Значительное увеличение микротвердости сплавов объясняется наличием высокотвердых частиц, образующихся при закалке паров металла в рабочей жидкости при диспергировании. Наличие мелких фракций в электроэрозионных материалах способствует увеличению плотности прессовок и снижению пористости заготовок. 

1. Осинцев О. Е., Федоров В. Н. Медь и медные сплавы. Отечественные и зарубежные марки: справочник. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Инновационное машиностроение, 2016. 359 с.

2. Петриченко В. К. Антифрикционные материалы и подшипники скольжения: справочник. М.: Машгиз, 1954. 383 с.

3. Ageev E. V. Pereverzev A. S. X-ray diffraction analysis of products sintered from isostatically pressed leaded bronze powders // MATEC Web of Conferences 298. 2019. Vol. 298. P. 00037.

4. Ageev E. V., Pereverzev A. S., Khardikov S. V. A study of porosity of products sintered from BrS30 alloy electro-erosion powders // Materials Science Forum. 2020. Vol. 989. P. 187– 191.

5. Numerical optimization of the charge production process by electrodispersion of T5K10 alloy waste / E. V. Ageev, E. V. Ageeva, A. E. Gvozdev, A. A. Kalinin // Chebyshevskii sbornik. 2022. Vol. 23, no. 1. P. 183–195.

6. Патент 2449859 Рос. Федерация, МПК B 22 F 9/14. Установка для получения нанодисперсных порошков из токопроводящих материалов / Агеев Е. В.; заявитель и патентообладатель Юго-Западный государственный университет. № 2010104316/02; заяв. 08.02.2010; опубл. 10.05.2012. 4 с.

7. Ageev E. V., Pereverzev A. S. Microstructure and phase composition of electroerosion materials based on bronze used for the application of metallization and galvanic coatings // Journal of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques. 2020. Vol. 14, no. 6. P. 1286–1288.

8. Агеева Е. В., Агеев Е. В., Карпенко В. Ю. Изучение формы и элементного состава порошка, полученного из вольфрамсодержащих отходов инструментальных материалов электроэрозионным диспергированием в водной среде // Упрочняющие технологии и покрытия. 2014. № 4 (112). С. 14–17.

9. Определение основных закономерностей процесса получения порошков методом электроэрозионного диспергирования / Е. В. Агеев, Е. В. Агеева, А. С. Чернов, Г. С. Маслов, Е. И. Паршина // Известия Юго-Западного государственного университета. 2013. № 1 (46). С. 85–90.

10. Агеева Е. В., Хорьякова Н. М., Агеев Е. В. Морфология и элементный состав медных электроэрозионных порошков, пригодных к спеканию // Вестник машиностроения. 2014. № 10. С. 66–68.

11. Проведение рентгеноспектрального микроанализа твердосплавных электроэрозионных порошков / Е. В. Агеев, Г. Р. Латыпова, А. А. Давыдов, Е. В. Агеева // Известия ЮгоЗападного государственного университета. 2012. №5 (44), ч. 2. С. 99–102.

12. Порошки, полученные электроэрозионным диспергированием отходов твердых сплавов – перспективный материал для восстановления деталей автотракторной техники / Е. В. Агеев, В. Н. Гадалов, Е. В. Агеева, Р. В. Бобрышев // Известия Юго-Западного государственного университета. 2012. №1 (40), ч. 1. С. 182–189.

13. Изучение строения и свойств твердосплавных электроэрозионных порошков, используемых для восстановления и упрочнения деталей автотракторной техники / Е. В. Агеев, Е. В. Агеева, А. А. Давыдов, С. А. Бондарев, Е. П. Новиков, А. Ю. Молодкин // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. 2013. № 2. С. 69–72.

14. Байрамов P. K. Получение высокодисперсных порошков металлов и их соединений электроискровым диспергированием металлов: монография. М: Изд. дом МИСиС, 2012. 80 с.

15. Elemental composition of the powder particles produced by electric discharge dispersion of the wastes of a VK8 hard alloy / R. A. Latypov, G. R. Latypova, E. V. Ageev, A. Y. Altukhov, E. V. Ageeva // Russian Metallurgy (Metally). 2017. Vol. 2017, no. 12. Р. 1083–1085.

16. Артамонов Б. А., Круглов А. И., Стебаев Л. И. Генераторы импульсов для электроэрозионной обработки. М.: Машиностроение, 1976. 124 с.

17. Агеев Е. В., Семенихин Б. А., Латыпов Р. А. Исследование влияния электрических параметров установки на процесс порошкообразования при электроэрозионном диспергировании отходов твердого сплава // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2009. Т. 11, № 5, ч. 2. С. 238–240.

18. Рентгеноспектральный микроанализ нихромового порошка, полученного методом электроэрозионного диспергирования в среде керосина / Е. В. Агеев, А. А. Горохов, А. Ю. Алтухов, А. В. Щербаков, С. В. Хардиков // Известия Юго-Западного государственного университета. 2016. № 1 (64). С. 26–31.

19. Пикалов С. В., Агеев Е. В., Агеева А. Е. Разработка и исследование высокопрочных быстрорежущих сталей на основе диспергированных электроэрозией частиц сплава Р6М5 // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2020. Т. 11, № 4. С. 53–67.

20. Триботехнические свойства пластичных смазочных композиционных материалов с наполнителями из дисперсных частиц меди и цинка / В. В. Медведева, А. Д. Бреки, Н. А. Крылов, С. Е. Александров, А. Е. Гвоздев, Н. Е. Стариков, Н. Н. Сергеев, Е. В. Агеев, А. Н. Сергеев, Д. В. Малий, Д. А. Провоторов // Известия Юго-Западного государственного университета. 2016. № 2 (65). С. 109–119.