Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта, Москва, Россия:

А. Е. Миронов, ведущий научный сотрудник
И. С. Гершман, зав. лаб. цветных металлов и трибологии, эл. почта: isgershman@gmail.com
Е. Г. Котова, аспирант

Проведено сравнение влияния дегазирующих и модифицирующих свойств различных реагентов на свойства и структуру литых антифрикционных алюминиево-оловянных сплавов. В настоящее время большинство алюминиево-оловянных сплавов используют в качестве антифрикционного слоя двухслойных подшипников скольжения. Конструкция этих подшипников представляет собой прочный стальной корпус, соединенный прокатанным антифрикционным материалом. Но первым этапом получения материала является литье. Литые антифрикционные алюминиево-оловянные сплавы разрабатывают для замены антифрикционных бронз в узлах трения вал – подшипник. Литые подшипники могут разрушаться не только в результате износа, но и из-за усталостных повреждений. В связи с этим механические свойства сплавов для подшипников важны не менее, чем антифрикционные. Влияние на механические свойства сплавов оказывает не только их состав, но и технология плавки и литья. Показано влияние данных технологических операций на химический состав, микроструктуру и свойства сплава. Выявлено преимущество дегазатора-модификатора «Зернолит-2» перед препаратами фирмы Schafer. Отмечено, что применение дегазаторов и модификаторов позволяет улучшить механические свойства и горячеломкость литых антифрикционных алюминиево-оловянных сплавов. Показано, что использование дегазатора-модификатора «Зернолит-2» приводит к повышению прочности и пластичности, снижению горячеломкости сплава по сравнению с использованием препаратов фирмы Schafer. Повышенное шлакообразование при применении дегазатора-модификатора «Зернолит-2» указывает на лучшую по сравнению с препаратами фирмы Schafer очистку сплава от примесей. Обсуждены механизмы воздействия дегазаторов и модификаторов на свойства и структуру сплава. Улучшение механических свойств и снижение горячеломкости связано с изменением химического состава, вызванного очисткой сплавов от вредных примесей. В частности, отмечена высокая степень очистки с помощью дегазаторов от вредного интерметаллида на основе алюминия и железа. Дополнительное влияние на повышение механических свойств алюминиево-оловянных антифрикционных сплавов при использовании модификаторов и дегазаторов оказывает значительное уменьшение размеров зерен алюминия и включений мягкой структурной составляющей.

Работа выполнена при поддержке гранта Россий ского научного фонда (проект № 14-19-01033).

1. Буше Н. А. и др. Подшипники из алюминиевых сплавов. — М. : Транспорт, 1974. — 256 с.
2. Zhu M., Zeng M. Q., Gao Y., Ouyang L. Z., Li B. L. Microstructure and wear properties of Al – Pb – Cu alloys prepared by mechanical alloying // Wear. 2002. Vol. 253, No. 7/8. P. 832–838.
3. An J. Microstructure and tribological properties of Al – Pb alloy modified by high current pulsed electron beam // Wear. 2006. Vol. 261, No. 2. P. 208–215.
4. Liu X., Zeng M. Q., Ma Y., Zhu M. Wear behavior of Al – Sn alloys with different distribution of Sn dispersoids manipulated by mechanical alloying and sintering // Wear. 2008. Vol. 265, No. 11/12. P. 1857–1863.
5. Anila M., Srivastavab V. C., Ghosha M. K., Ojha S. N. Influence of tin content on tribological characteristics of spray formed Al – Si alloys // Wear. 2010. Vol. 268, No. 11/12. P. 1250–1256.

6. Kim Il-Young, Lee Jung-Hee, Lee Gyu-Sun, Baik Seung-Hyun, Kim Young-Jig, Lee Young-Ze. Friction and wear characteristics of the carbon nanotube – aluminum composites with different manufacturing conditions // Wear. 2009. Vol. 267, No. 1–4. P. 593–598.
7. Котова Е. Г., Курбаткин И. И., Миронов А. Е., Гершман И. С. Исследование микроструктуры и механических свойств экспериментальных антифрикционных сплавов (для монометаллических подшипников скольжения) // Цветные металлы. 2013. № 5. C. 66–71.
8. Abd El-Salam F., Abd El-Khalek A. M., Nada R. H., Wahab L. A., Zahran N. Y. Effect of Sn content on structural and mechanical properties of Al – Si alloy // Mater. Sci. and Engineering: A. 2010. Vol. 527. P. 1223–1229.
9. Prasada Rao A. K. Nucleation in Al Alloys Processed by MCDC Casting // J. Mater. Eng. аnd Perform. 2015. Vol. 24, No. 6. P. 2219–2224.
10. Gorny M., Sikora G. Effect of Titanium Addition and Cooling on Primary  (Al) Grains and Tensile Properties of Al – Cu Alloy // J. Mater. Eng. аnd Perform. 2015. Vol. 24, No. 3. P. 1150–1156.
11. Мондольфо Л. Ф. Структура и свойства алюминиевых сплавов. — М. : Металлургия, 1979. — 639 с.
12. Fras E., Wiencek K., Gorny M., Lopez H. F. et al. Equiaxed Grain Count in Aluminium Alloy Castings: Theoretical Background and Experimental Verification // Met. And Mater. Trans. A. 2013. Vol. 44, No. 13. P. 5788–5795.
13. Новиков И. И. Горячеломкость цветных металлов и сплавов.— М. : Наука, 1966. — 299 с.
14. Sweet L., Easton M. A., Taylor J. A., Grandfield J. F. et al. Hot Tear Susceptibility of Al – Mg – Si – Fe Alloys with Varieng Iron Contents // Met. and Mater. Trans. A. 2013. Vol. 44, No. 12. P. 5396–5407.
15. ГОСТ 14113–78. Сплавы алюминиевые антифрикционные. Марки. — Введ. 1980–01–01.