Actual Problems in Machine Building 2019 Vol. 6 No. 1-4

Actual Problems in Machine Building. Vol. 6. N 1-4. 2019 Materials Science in Machine Building ____________________________________________________________________ 186 перепады температур(700…800 C° и 150 C° в головке и стержнях соответственно) [2], которые снижают механическую прочность материала клапана, а движущиеся газовые потоки вызывают коррозию и газовую эрозию поверхностей выпускных клапанов и соответственно направляющих втулок. Температура по высоте направляющей втулки будет снижаться, однако, составляет 80…90% от температуры нагрева клапана. Необходимо также отметить, что вдоль направляющих втулок происходит движение разогретых более чем до 700°Сгазов, движущихся со скоростью 400-600 м/с [2]. В связи с вышеописанным, очевидно, что материал для направляющих втулок клапанов должен иметь высокое сопротивление как износу, так и воздействию высоких температур, низкий коэффициент трения, высокую ударную вязкость. На данный момент известно много материалов, используемых для направляющих втулок клапанов. Зачастую для их изготовления используют серые перлитные и отбеливающие чугуны, сложнолегированные стали. В последнее время очень широкое распространение нашли спеченные композиционные материалы на основе железа, меди и даже алюминия. Например, известно применение серого чугуна Gh1051, а так же твердых специальных чугунов со структурой тростита и c карбидными включениями[3,4], для получения заготовок из которых используются также новые литейные технологии [5]. Однако из источника [6] следует, что в Японии широко известные чугуны из-за низкой теплопроводности и нетехнологичности уходят в прошлое, а взамен им приходят спеченные композиционные материалы, которые уже занимают более чем 70% внутреннего рынка в производстве направляющих втулок клапанов. Так, например, известно об использовании железных порошков на основе быстрорежущей стали HSS,пропитанных расплавленной медью[7], и спеченных железных материалов системы Fe-Cu-C[8]. Однако отмечается, что при использовании материалов на основе железа в условиях холодного запуска двигателя, когда вязкость масла высокая, а смазки недостаточно, происходит повышенный износ как стержня клапана, так и самой направляющей втулки. Кроме того, из- за высокого коэффициента линейного температурного расширения материала уменьшается зазор между стержнем клапана и направляюще втулкой, что приводит к заеданию клапана в направляющей. Известно так же о применении в указанных целях спеченных порошковых материалов на основе алюминия системы Al-SiC p [9].При этом становится очевидным, что данные материалы не способны выдерживать температуры, достигающие 800  С, в связи с чем область применения этих материалов в производстве направляющих втулок становится ограниченной. Для мощных двигателей в их направляющих втулках клапанов часто применяют сплавы на основе меди, получаемые с использованием метода дисперсионного твердения. Так широкое применение в направляющих втулках двигателей российских скоростных автомобилей на базе модели LADA нашла сложнолегированная латунь CuZn40Al2 PTL2101. А в мощных и форсированных двигателях компаний Motoren- und Turbienen Union Friedrichshafen G.m.b.H. и PORSCHE AG нашли применение сплавы CuNi2Si F65. Из-за ограниченной жаростойкости указанных материалов их применение в более перспективных форсированных двигателях становится невозможным. Это объясняется тем, что при высоких температурах содержащиеся в медной матрице таких сплавов мелкодисперсные фазы- упрочнители растворяются в ней. В [10,11] представлен разработанный авторами настоящей работы жаропрочный и износостойкий наноструктурный материал на основе порошковой меди системы Cu-Al-C-O, содержащий 0,9 % мас. Al и 0,3 % мас. С, который предназначен для поршней машин литья под давлением. Этот материалобладает субзеренной (90…145 нм) структурой, состоит из меди, α-Cu и упрочнен ультрадисперсными частицами γ-Al 2 O 3 , а также остаточного углерода