Actual Problems in Machine Building 2020 Vol. 7 No. 3-4

Actual Problems in Machine Building. Vol. 7. N 3-4. 2020 Materials Science in Machine Building ____________________________________________________________________ 72 Необходимо отметить, что в случае, когда расстояние между частицами равно 100…500 нм, а средний размер таких частиц находится в пределах 10…50 нм, наблюдается наибольший эффект упрочнения [17-19]. Таких высоких температур рекристаллизации невозможно достичь у материалов, которые получают классическим способом – путем легирования металлической матрицы элементами с различной растворимостью, т.к. структурные изменения, предшествующие полному растворению упрочняющих фаз в таких материалах, происходят уже при (0,75…0,80) Т пл . Анализ имеющихся на данный момент металлических композиционных материалов показал, что с точки зрения обеспечения высоких прочностных и пластических свойств, а также хорошей теплопроводности наиболее подходящим материалом для изготовления из него несущего слоя (основы) подшипников скольжения коленчатого вала высокофорсированных дизельных двигателей является дисперсно-упрочненный композиционный материал (ДУКМ) системы Cu-Al-C-O марки С0/97 ДИСКОМ ® (ТУ 1479- 002-13092819-2001), который разработан учеными Чувашского госуниверситета. Выбор именно этого материала обусловлен высокими прочностными характеристиками при растяжении (превышающими прочностные характеристики большинства применяемых для основы подшипников сталей) и, особенно, при сжатии (предел прочности – выше 1400 МПа), высокой теплопроводностью (примерно, 90% от электропроводности меди), а так же высокой пластичностью, которая необходима для изготовления вкладышей подшипника методом гибки ленточной заготовки в холодном состоянии и последующей механической обработки [20]. Согласно проведенным расчетам, для гибки таких заготовок толщиной 3,5…5,0 мм на радиусы от 40 мм до 120 мм необходимо, чтобы материал имел относительное удлинение не менее 7%. Данный показатель у выбранного материала составляет 20%. Таким образом, дисперсно-упрочненный композиционный материал системы Cu-Al- C-O марки С0/97 ДИСКОМ ® (ТУ 1479-002-13092819-2001) может быть рекомендован для изготовления из него несущего слоя (основы) подшипников скольжения коленчатого вала дизельного двигателя. Указанный медный ДУКМ и способ его получения защищены патентами РФ [21, 22]. Методика экспериментального исследования Для обеспечения работоспособности вкладышей подшипников скольжения коленчатого вала высокофорсированных двигателей при указанных выше удельных нагрузках и температурах их нагрева в Чувашском государственном университете в сотрудничестве с ОАО «НИИД» был разработан антифрикционный композиционный материал (АКМ), для изготовления которого в качестве основы использовалась порошковая медь в виде порошка меди ПМС-1 (ГОСТ 4960-2009), а в качестве легирующих элементов – порошок олова ПОЭ (ГОСТ 9723-73), порошок алюминия ПП-1 (ГОСТ 5592-71), порошок дисульфида молибдена (ТУ 48-19-133-90) и углерод в виде порошка графита ГК-3 (ГОСТ 4404-78). Для получения АКМ использовался метод реакционного механического легирования в аттриторе и технологии порошковой металлургии. На основании проведенных исследований разных композиций материалов системы Cu-Sn-Al-MoS 2 -C, в качестве наиболее подходящей композиции была выбрана композиция со следующим исходным составом, % мас.: Sn – 7,9…8,1; Al – 0,45…0,55; MoS 2 – 0,18…0,22; C - 0,38…0,42; прочие – не более 0,02; Cu – остальное. В итоге был получен материал, в качестве основы которого являлась порошковая оловянная бронза, а в качестве наполнителей – полученные в аттриторе гранулы трех химических составов.