Obrabotka Metallov 2020 Vol. 22 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 22 № 3 2020 60 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ алюминия А l 2 О 3 , являются одними из наиболее перспективных для изготовления высокопро - изводительного режущего инструмента [1–3]. Однако высокая твердость , тепло - и износостой - кость в данных материалах сочетаются с низкой прочностью на изгиб и хрупкостью . Для улуч - шения триботехнических свойств минералоке - рамики в нее вводят металлические добавки в виде карбидов вольфрама , молибдена и другие , что снижает теплостойкость материала . [4]. Алмазы , обладающие уникальным комплек - сом триботехнических свойств , успешно при - меняются в качестве наполнителя режущих абразивных инструментов . Кроме того , дис - персный порошок алмаза детонационного син - теза нашел применение в качестве компонента антифрикционных композиций [5–7]. Совме - стить в одном композиционном материале ма - трицу из твердого и износостойкого оксидного материала и алмазные зерна не представлялось возможным из - за отсутствия методов инкорпо - рирования алмазов . В частности , это объясня - ется тем , что температура спекания алмазонос - ных композиций лимитирована температурой графитизации алмазов . Нами проведены исследования , направлен - ные на получение нового минералокерамическо - го материала с широким спектром фрикционных свойств . Использованием микродугового окси - дирования ( МДО ) [8, 9] поверхности спечённых деталей из композита , содержащего алюмини - евую матрицу и мелкодисперсный алмаз в ка - честве наполнителя , получен композиционный материал , представляющий собой тугоплавкую керамическую связку из оксида алюминия , в которую внедрены частицы алмаза . Многовари - антность физико - механических свойств компо - зита , определяемая совокупностью характери - стик матрицы и наполнителя , позволит получать уникальные материалы , которые могут быть использованы как в узлах трения различного назначения , так и в качестве режущего инстру - мента [10–12]. Технологические особенности получения спеченной алюминиевой заготовки и процесса формирования оксидного слоя , а также триботехнические характеристики новых мине - ралокерамических материалов еще недостаточ - но изучены . Известные керамические материалы , сфор - мированные методом МДО в виде покрытия на поверхности вентильных металлов , характе - ризуются высокой износостойкостью и низким значением коэффициента трения в присутствии смазочных сред [13, 14]. Однако небольшая тол - щина материала накладывает ограничения на срок службы трибоузлов , в которых они при - меняются . Кроме того , процесс образования по - крытия весьма энергоемок и длителен . Цель исследования . Отработать этапы син - теза нового минералокерамического композици - онного материала , исследовать его фрикционные свойства и установить область его рационально - го применения . Методика исследований Для изготовления композиционного мине - ралокерамического материала использовалась алюминиевая пудра ПАП -1 ( ГОСТ 5494–95), синтетические алмазы марки АС 6 ( ГОСТ 9206– 80), медь , сформированная методом химическо - го осаждения на поверхности алмазов . Оксидирование спеченного образца проводи - ли на оборудовании , включающем в себя : источ - ник питания ; гальваническую ванну с рубашкой охлаждения ; компрессор для сжатого воздуха ; вытяжную вентиляцию ; дистиллятор . Форми - рование материала проводилось в электролите – едкий натрий NaOH (0,5…3 г / л ), жидкое стекло Na 2 SiO 3 (6 г / л ) при плотности тока 10 А / дм 2 . Фрикционные характеристики получаемых образцов исследовались на машине трения МТ -2 [11], реализующей схему палец – кольцо . Отно - сительный расход алмазов J а композиционного минералокерамического материала , характери - зующий износостойкость материала , при ис - пытаниях в режиме абразивного инструмента определялся как отношение массы алмазов , на - ходившихся в изношенном алмазоносном слое , к массе изношенного материала контртела ( ГОСТ 14706–78) [15]. В качестве сопоставляемых ма - териалов были выбраны алмазосодержащие абразивные материалы , традиционно выпуска - емые промышленностью : с металлической ма - трицей – М 1 ( смазочная жидкость – электрол ) и органической бакелитовой матрицей – Б 1. Для образцов с керамической и органической матри - цей смазкой была техническая вода . Материал контробразца – керамика состава BaO–SiO 2 – AI 2 O 3 твердостью 16 ГПа .