Obrabotka Metallov 2013 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (58) 2013 81 ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ФЦП При трении локальная флуктуация температу- ры на выступах шероховатости контактируемых поверхностей может приводить к частичной де- гидратации серпентина и образованию силикатов. Твердые частицы силикатов и оксида кремния, шаржируя поверхности трения, могут закреплять- ся в более мягком материале основы и создавать условия для высаживания покрытия, состоящего из частиц серпентина и продуктов его дегидрата- ции. Расширяясь и уплотняясь, покрытие может закрыть всю поверхность трения [1,2]. Следует отметить, что при разных режимах работы пары трения получаемое покрытие может как улучшать, так и ухудшать условия контакта сопряженных тел. В первую очередь, это зависит от состава покрытия: в нем преобладают гидро- силикаты, обеспечивающие низкий коэффициент трения, или твердые оксиды и силикаты, при ча- стичном отделении которых от покрытия проис- ходит абразивный износ трущихся тел [2]. Поэтому задачей данного исследования было определение условий дегидратации серпентина при его введении в трибосопряжение и темпера- туры нагрева, при которой в материале форми- руется фазовый состав, близкий к фазовому со- ставу материала покрытия. Материалы и методы исследования В работе использовался порошок серпен- тина, изготовленный в ООО «Забайкальский научно-исследовательский институт отрасле- вых технологий» из местных пород серпентини- та, предоставленных сотрудниками Института природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН, г. Чита. Как известно, в серпентине выделяется не- сколько минеральных видов, определяемых харак- тером наложения слоев и шириной пакетов: анти- горит имеет моноклинную сингонию со слоистой структурой; лизардит, также со слоистой структу- рой, является тригональным; у хризотила с завер- нутыми по спирали слоями сингония моноклин- ная. Все перечисленные модификации серпентина могут присутствовать в полученном порошке [3,4]. Кроме того, в исследованном порошке могут со- храняться примеси других минералов: брусита, талька, силикатов [2]. Поэтому для установления качества исходного материала был определен фа- зовый состав порошка серпентина. Экспериментальное моделирование поведе- ния геомодификатора в зоне трибосопряжения при контакте с металлическими поверхностями контртел осуществлялось путем нагрева смеси порошка серпентина и металлической составля- ющей – порошка железа, а также путем длитель- ного перемешивания той же смеси. Исследова- лась смесь с равной объемной долей порошка серпентина и технически чистого железа [5]. Нагрев порошков проводили в интервале тем- ператур 550…850 ºС в электропечи сопротивле- ния SNOL 7.2/1300 с защитной атмосферой ар- гона. Перемешивание порошков осуществляли в шаровой мельнице, установленной в смеситель, работающий по принципу «пьяной бочки». Вре- мя перемешивания составляло 672 ч. Оптическое исследование порошков прово- дилось с использованием стереоскопического микроскопа МБС-10. Рентгенофазовый анализ (РФА) осуществлялся на рентгеновском диф- рактометре ARL X’TRA. Элементный состав модельных материалов определяли с помощью энергодисперсионного анализа на растровом электронном микроскопе Carl Zeiss EVO50. На этом же микроскопе проводился анализ морфо- логии поверхности исследуемых порошков. Для качественной оценки и анализа превра- щений, происходящих в исследуемых порошках при нагреве, были использованы результаты тер- могравиметрического (ТГ) и дифференциально- го сканирующего калориметрического (ДСК) анализа [5,6]. Результаты исследования и их обсуждение Порошок серпентина изображен на рис. 1, а . Он имеет характерный серо-зеленый цвет и состо- ит из агломератов слипшихся частиц размером от 50 мкм и частиц микронного размера, представ- ляющих собой обломки тончайших спиралевид- ных волокон и пластинок серпентина (рис. 1, б ). Агломераты представляют собой скопления ча- стиц размером около 10 мкм (рис. 1, в ). В исходном состоянии элементный состав порошка соответствует составу серпентина – кремний, марганец, кислород с примесями алю- миния и железа. По результатам РФА основной объем материала составляют две модификации серпентина. Исходя из интенсивности основных