Антифрикционный дисперсно-упрочнённый композиционный материал

 

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к антифрикционным дисперсно-упрочненным композиционным материалам на основе меди, предназначенным для изготовления подшипников скольжения, работающих в условиях сухого и полусухого трения, в газовых средах, в присутствии абразивных частиц, при повышенных нагрузках и температурах. Антифрикционный дисперсно-упрочненный композиционный материал содержит, мас.%: олово 4-10; хром 3-5; никель 2-7; гидрид титана 0,30-0,75; твердые смазки (графит или дисульфид молибдена или их смесь) 0,3-3,0; медь - остальное. Использование заявляемого антифрикционного дисперсно-упрочненного композиционного материала позволит повысить прочность и износостойкость деталей, работающих в узлах трения в агрессивных средах, в присутствии абразивных частиц и в широком диапазоне рабочих давлений и температур. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к антифрикционным дисперсно-упрочненным композиционным материалам на основе меди, предназначенным для изготовления подшипников скольжения, работающих в условиях сухого и полусухого трения, в газовых средах, в присутствии абразивных частиц, при повышенных нагрузках и температурах.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является антифрикционный порошковый материал на основе меди (RU 94038081, МПК С 22 С 9/02, оп. 02.27.97), содержащий, мас.%: Олово - 9-11 Свинец - 9-11 Дисульфид молибдена - 1-2 никель, хром, кремний, бор в составе порошка самофлюсующегося сплава ПР-Н65Х25С3Р3 ТУ14-1-3795-84 ("Тулачермет").

Недостаток известного материала состоит в том, что он включает значительное количество дорогостоящих и дефицитных материалов (олово, свинец), что удорожает порошковый материал, а главное - не обеспечивает достаточно высокие прочностные и эксплуатационные характеристики его, что не позволяет использовать его в качествен антифрикционного материала при повышенных нагрузках и температурах.

В основу изобретения поставлена задача получения антифрикционного дисперсно-упрочненного композиционного материала на основе меди с высокими антифрикционными свойствами за счет применения новой технологии его получения, а также за счет использования олова в сплаве меди с оловом.

Решение данной задачи позволит получить детали с высокими эксплуатационными характеристиками, работающие в узлах трения в агрессивных средах, в присутствии абразивных частиц, при значительных нагрузках и в широком диапазоне рабочих температур.

Поставленная задача решается тем, что антифрикционный дисперсно-упрочненный композиционный материал на основе меди, содержащий олово, хром, никель, твердую смазку, дополнительно содержит гидрид титана при следующем соотношении компонентов, мас.%: Олово - 4-10 Хром - 3-5 Никель - 2-7 Гидрид титана - 0,3-0,75 Твердая смазка - 0,3-3,0
Медь - Остальное
а в качестве твердой смазки он содержит графит или дисульфид молибдена или их смесь.

Использование олова и меди в виде порошка сплава с оловом позволяет получить материал с заданными эксплуатационными свойствами. Используя олово в составе порошка сплава меди с оловом, получают материал с необходимым процентным содержанием олова. Применение горячей экструзии материала при температуре больше 860^oС улучшает его механические свойства, снижает пористость и улучшает закаливаемость изделий. Введение гидрида титана в состав порошковой смеси приводит к восстановлению окисленных частиц меди и поглощению избыточного кислорода в объеме материала, что улучшает технологичность изготовления данного материала.

Таким образом, использование в составе материала олова в виде порошка сплава меди с оловом и введение гидрида титана является достаточным для решения поставленной задачи.

Сущность заявляемого изобретения для специалиста не следует явным образом из уровня техники, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИЙ УРОВЕНЬ".

Возможность использования заявляемого дисперсно-упрочненного композиционною материала на основе меди в отечественной промышленности позволит сделать вывод о его соответствии критерию "ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ".

Гранулят получали механохимическим легированием порошковых компонентов в аттриторе емкостью 15000 см³. Причем порошок сплава олова с медью получали предварительно, например, распылением в воду. Гранулят компактировали в брикеты размером ⊘60•100 мм, в металлической пресс-форме при давлении прессования 700-800 МПа. Плотность полученных брикетов составляла 6,4-6,5 г/см³. Брикеты нагревали на воздухе в индукционной печи до 820-900^oС в течение 10-15 мин. Нагретый брикет подвергали горячей деформации - экструзии на круг диаметром 13,5 мм. Плотность прутков составляла 8,4-8,5 г/см³.

Для экспериментальной проверки заявляемого материала были изготовлены брикеты составов с различным содержанием компонентов, химический состав которых приведен в таблице 1.

Результаты экспериментальной проверки физико-механических свойств заявляемого материала представлены в таблице 2.

Механические свойства заявляемого материала по сравнению с материалом прототипа выше в 2,0-2,5 раза.

Использование заявляемого антифрикционного дисперсно-упрочненного композиционного материала позволит повысить прочность и износостойкость деталей, работающих с узлах трения в aгрессивных средах, в присутствии абразивных частиц и в широком диапазоне рабочих давлений и температур.

Формула изобретения

1. Антифрикционный дисперсно-упрочненный композиционный материал на основе меди, содержащий олово, хром, никель, твердую смазку, отличающийся тем, что он дополнительно содержит гидрид титана при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Олово - 4-10
Хром - 3-5
Никель - 2-7
Гидрид титана - 0,3-0,75
Твердая смазка - 0,3-3,0
Медь - Остальное
2. Материал по п. 1, отличающийся тем, что в качестве твердой смазки он содержит графит, или дисульфид молибдена, или их смесь.

РИСУНКИ

Рисунок 1