VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

В настоящее время в мире наблюдается огромный интерес к субмикрокристаллическим (СМК) и нанокристаллическим (НК) материалам.

Традиционными, позволяющими получить объемные СМК и НК структуры в металлах, по целому ряду причин остаются методы интенсивной пластической деформации[2].

Основной проблемой интенсивной пластической деформации металлов, а именно алюминиевых сплавов, является адгезия (слипаемость) обрабатываемого металла с материалов формы инструмента. При этом применение смазывающих материалов (СМ) дают низкую эффективность, так как СМ практически полностью выдавливается из рабочей зоны. В связи с этим возникает необходимость в использовании материалов неподверженных адгезии с алюминием. Однако на сегодняшний день существующие материалы, применимые в процессе интенсивной пластической деформации, неспособны удовлетворить этому требованию. Отсюда возникает необходимость в разработке этих материалов.

Установлено что адгезия проявляется по различным физическим механизмам в металлах.

В ходе работы был проведен анализ различных механизмов адгезии и теорий, позволяющих оценивать зависимость от физико-механических свойств материалов.

На основании оценки исключены наименее значимые аспекты и выбраны критерии подбора материалов обладающих наименьшей адгезией по отношению к металлам, в частности к алюминию.

На основании работ [3, 4], наиболее важными явились критерии теплоты образования химического соединения и коэффициент диффузии в металле

, где =’-” тепловой эффект образования для многокомпонентных систем.

При процессах диффузии зависимость скорости проникновения компонентов от прикладываемого усилия и коэффициента диффузии.

, где k – постоянная Больцмана, Т- абсолютная температура.

Рисунок 1 Зависимость энтальпии образования оксидов металлов от температуры

На основании химической теории установлено что у Zr, Cr, Mo, Nb, W, Ti обладают наименьшей адгезией к алюминию. Наблюдается стабильность по отношению к алюминию при высоких температурах относительно алюминия.

Так же на основании диффузионной теорий и работы [5] установлено что у карбидов, в частности у графита, так же у кремния наименьшая адгезия с алюминием. Наблюдается значительная разность диффузионной активности и стабильность.

Для оценки адгезионной активности разрабатываемого материала выбран критерий смачиваемости жидким деформируемым материалом, так как смачиваемость является признаком адгезии [6].

Работа актуальна, так как позволить расширить применимость методов интенсивной пластической деформации в промышленности в целом.

Так же разрабатываемые критерии и методика позволят подобрать материалы с минимальной адгезией, способных работать при высоких нагрузках в области интенсивного износа, например резания.

Список литературы

1. Рудской А. И. Нанотехнологии в металлургии. «Наука» Санкт – Петербург, 2007 – 186

2. Рааб Г.И. Валиев Р.З. Лове Т.С. и др. Равноканальное угловое прессование алюминия в условиях «Конформ» // Материалс Сайенс энд Инжиниринг. 2004, A 382. С. 30-34. (пер. с англ.)

3. В. А. Локтюшин контактное взаимодействие в композиционных материалах -РПК «Политехник», Волгоград. 2003,-74с.

4. Бокштейн Б.С. Диффузия в металлах. М.: Металлургия, 1978. -248 с.

5. Денисов, П. Ю. Особенности взаимодействия сплавов алюминия с поверхностью стальных образцов и с покрытиями / Технология металлов .— 2005 .— N 2 .— С. 14-16.

6. Сумм Б. Б. Физика - химические основы смачивания и растекания . М.: «Химия», 1976,-302с.