Размерные эффекты трения в чистом титане
В.В. Столяров
ФГБУН «Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН»
DOI: 10.26456/pcascnn/2024.16.729
Оригинальная статья
Аннотация: Статья посвящена экспериментальному исследованию трибологического поведения без смазки технически чистого титана в специфических условиях, приближенным к фреттингу, отличающихся от традиционных испытаний малой величиной амплитуды и частоты перемещения индентора. Трибологические характеристики износ и коэффициент трения при комнатной и повышеннойтемпературе титана Grade 4 сравниваются в ультрамелкозернистом (размер зерен dg = 0,45 мкм) и крупнозернистом состояниях (dg = 45 мкм). Показано, что при комнатной температуре уменьшение размера зерен на два порядка кратно увеличивает износ и коэффициент трения. Уменьшение амплитуды смещения от 300 до 50 мкм приближает условия трения к фреттингу и снижает как износ, так и коэффициент трения. Повышение температуры от комнатной до 350°С трансформируеттрадиционный вид износа в образование окисной пленки и снижает коэффициент трения. Обсуждаются граничные условия возникновения фреттинга и их применимость к наноструктурам.
Ключевые слова: титан, ультрамелкозернистая структура, износ, трение, фреттинг
- Столяров Владимир Владимирович – д.т.н., профессор, главный научный сотрудник, ФГБУН «Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН»
Ссылка на статью:
Столяров, В.В. Размерные эффекты трения в чистом титане / В.В. Столяров // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2024. — Вып. 16. — С. 729-737. DOI: 10.26456/pcascnn/2024.16.729.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Waterhouse, R. Fretting wear / R. Waterhouse // Wear. – 1984. – V. 100. – I. 1-3. – P. 107-118. DOI: 10.1016/0043-1648(84)90008-5.
2. Waterhouse, R.B. Fretting corrosion / R.B. Waterhouse // In: International Series of Monographs on Materials Science and Technology. – V. 10. – Oxford: Pergamon Press, 1972. – 253 p.
3. Mall, S. Effects of microstructure on fretting fatigue behavior of IN100 / S. Mall, H.-K. Kim, E.C. Saladin, W.J. Porter // Material Science and Engineering A. – 2010. – V. 527. – I. 6. – P. 1453-1460. DOI: 10.1016/j.msea.2009.10.068.
4. Nowell, D. Recent developments in the understanding of fretting fatigue / D. Nowell, D. Dini, D.A. Hills // Engineering
Fracture Mechanics. – 2006. – V. 73. – I. 2. – P. 207-222. DOI: 10.1016/j.engfracmech.2005.01.013.
5. Zhang, X. Improvement of the fretting damage resistance of Ti-811 alloy by CuNi multilayer films / X. Zhang, D. Liu, G. Liu et al. // Tribology International. – 2011. – V. 44. – I. 11. – P. 1488-1494. DOI: 10.1016/j.triboint.2010.11.005.
6. Vadiraj, A. Effect of surface treatments on fretting fatigue damage of biomedical titanium alloys / A. Vadiraj, M. Kamaraj // Tribology International. – 2007. –V. 40. – I. 1. – P. 82-88. DOI: 10.1016/j.triboint.2006.02.064.
7. Fridrici, V. Fretting wear behaviour of a titanium alloy / V. Fridrici, S. Fouvry, P. Kapsa // In: Fundamentals of tribology and bridging the gap between the macro- and micro/nanoscales. NATO science series; ed. by B. Bhushan. – V. 10. – Dordrecht: Springer, 2001. – P. 413-421. DOI: 10.1007/978-94-010-0736-8_29.
8. Blanchard, P. Material effects in fretting wear: application to iron, titanium, and aluminum alloys / P. Blanchard, C. Colombie, V. Pellerin et al. // Metallurgical Transaction A. – 1991. – V. 22. – I. 7. – P. 1535-1544. DOI: 10.1007/BF02667367.
9. Zhang, Y.S. Fretting wear behavior of nanocrystalline surface layer of pure copper under oil lubrication / Y.S. Zhang, Z. Han // Tribology Letters. – 2007. – V. 27. – I. 7. – P. 53-59. DOI: 10.1007/S11249-007-9204-2.
10. Wang, C.T. Tribology testing of ultrafine-grained Ti processed by high-pressure torsion with subsequent coating / C.T. Wang, N. Gao, M.G. Gee, R.J.K. Wood, T.G. Langdon // Journal of Materials Science. – 2013. – V. 48. – I. 13. – P. 4742-4748. DOI: 10.1007/s10853-012-7110-y.
11. Misochenko, A.A. Influence of grain size and contact temperature on the tribological behaviour of shape memory Ti49.3Ni50.7 alloy / A.A. Misochenko, S.V. Chertovskikh, L. Sh. Shuster, V.V. Stolyarov // Tribology Letters. – 2017. – V. 65. – I. 4. – Art. № 131. – 7 p. DOI: 10.1007/s11249-017-0917-6.
12. Столяров, В.В. Трибологические аспекты наноструктурных материалов / В.В. Столяров // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2023. – Вып. 15. – С. 840-850. DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.840.
13. Pakhomov, M. Features of wear and friction in titanium / M. Pakhomov, D. Gorlov, V. Stolyarov // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2020. – V. 996. – Art. № 012017. – 5 p. DOI: 10.1088/1757-899X/996/1/012017.
14. Семенова, И.П. Формирование ультрамелкозернистых структур и повышенных механических свойств в малолегированных титановых сплавах комбинированными методами интенсивной пластической деформации: дис. ... д-ра техн. наук : 05.16.01 / Семенова Ирина Петровна. – Уфа: Юж.-Ур. гос. ун-т, 2011. – 273 с.
15. Varenberg, M. Slip index: a new unified approach to fretting / M. Varenberg, I. Etsion, G. Halperin // Tribology Letters. – 2004. – V. 17. – № 3. – P. 569-573. DOI :1023-8883/04/1000–0569/0.