Obrabotka Metallov 2013 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (58) 2013 80 ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ФЦП УДК 621.892; 621.89.099.6 ВЛИЯНИЕ НАГРЕВА НА ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В ГЕОМОДИФИКАТОРЕ ТРЕНИЯ НА ОСНОВЕ СЛОИСТОГО ГИДРОСИЛИКАТА* Ж.Г. КОВАЛЕВСКАЯ , канд. техн. наук, доцент (ТПУ) ведущий инженер (ИФПМ СО РАН), г. Томск А.В. ХАТЬКОВА , инженер, ИФПМ СО РАН, г. Томск О.А. БЕЛЯВСКАЯ , гл. специалист, ИФПМ СО РАН, г. Томск В.В. БАЗАРКИНА, аспирант, НГТУ, г. Новосибирск А.И. ТОЛМАЧЕВ , гл. специалист, ИФПМ СО РАН, г. Томск М.А. ХИМИЧ , студентка ТГУ, г. Томск Статья поступила 18 января 2013 года Ковалевская Ж.Г. – 634021, г. Томск, пр. Академический, 2/4, Институт физики прочности и материаловедения СО РАН Проведено экспериментальное моделирование процесса введения геомодификатора в зону трибосопря- жения путем нагрева и путем механического перемешивания порошка серпентина с порошком железа. По- казано, что при нагреве смеси порошка серпентина и железа процесс дегидратации серпентина затрудняется, начинаясь при более высокой температуре – 650 ºС. Этой же температуре соответствует энергия, выделяемая на поверхности трения при механическом перемешивании порошков. Ключевые слова: серпентин, нагрев, рентгенофазовый анализ, фазовый состав. Введение Одним из перспективных направлений соз- дания современных смазочных композиций (СК) для повышения работоспособности три- босопряжений является использование геомо- дификаторов трения (ГМТ) на основе слоистых гидросиликатов [1,2]. Уникальные свойства гидросиликатов обусловлены особенностью их строения. Например, серпентин состоит из двухслойного пакета чередующихся тетраэдров [Si 2 O 5 ][OH] и октаэдров, заполненных атомами магния, с общей формулой Mg 3 [Si 2 O 5 ][OH] 4 или Mg 6 [Si 4 O 10 ][OH] 8 . Каждый пакет имеет сильные ковалентные связи и нулевой суммарный заряд. Пакет скреплен с соседними верхним и нижним пакетами слабо, лишь остаточными ван-дер- ваальсовыми связями [3]. Легкое скольжение пакетов относительно друг друга обеспечивает _______________ * Работа выполнена в рамках ФЦП « Научные и научно-педагогические кадры инновационной России » на 2009–2013 годы, соглашение № 14.В37.21.2065. смазочным композитам, в состав которых вхо- дит серпентин, низкий коэффициент трения (0,02…0,09), что снижает потери мощности в машинах и механизмах на преодоление трения и повышает их износостойкость [2]. Другой не менее ценной особенностью слои- стых гидросиликатов является способность при нагреве терять гидроксильную группу и превра- щаться в твердые материалы – силикаты остров- ные (форстерит Mg 2 SiO 4 ) и ленточные (пирок- сен Mg[Si 2 O 6 ] и ортопироксен Mg 2 Si 2 O 6 ), кварц SiO 2 . При этом в материале может происходить гидратация с возвращением минералу исходного состояния [2,4]. Упрощенно процесс может быть описан реакциями Mg 6 [Si 4 O 10 ][OH] 8 ↔ 3Mg 2 SiO 4 + SiO 2 + 4Н 2 О, (1) Mg 6 [Si 4 O 10 ][OH] 8 ↔ 2Mg 2 SiO 4 + Mg 2 Si 2 O 6 + 4Н 2 О. (2)