Нижегородский государственный технический университет имени Р. Е. Алексеева, Нижний Новгород, Россия

Ю. А. Гетмановский, старший преподаватель кафедры материаловедения, теории материалов и термической обработки металлов (МТМиТОМ), эл. почта: getmanovskij@yandex.ru
И. М. Мальцев, доцент кафедры МТМиТОМ, канд. техн. наук, доцент, эл. почта: maltcev@nntu.ru
Е. С. Беляев, доцент кафедры МТМиТОМ, канд. техн. наук, доцент, эл. почта: yaneck@bk.ru
С. С. Беляева, старший преподаватель кафедры МТМиТОМ, эл. почта: sulgun888@mail.ru

Металлостеклянные материалы представляют собой износостойкие композиционные материалы, обладающие повышенными эксплуатационными свойствами. Рассмотрена методика изготовления композиционных антифрикционных материалов методами порошковой металлургии. Изучены процессы, протекающие при формировании структуры в ходе спекания. Исследованы металлостеклянные материалы из металлической матрицы (порошок карбонильного железа) и армирующего компонента (порошок боя тарного стекла). Стадии изготовления включали размол в планетарной мельнице, формование в пресс-форме и спекание в защитной атмосфере. Исследование построено на проведении полного факторного эксперимента. Рассмотрены получение стеклянного порошка путем размола, смешивание с порошком железа и последующее прессование полученного порошка при помощи гидравлического пресса и спекания в защитной атмосфере. Варьировали объемное содержание стеклянного армирующего компонента и температуру спекания. Исследовали микротвердость и пористость, которые оказывают непосредственное влияние на износостойкость полученного материала. При помощи программного комплекса STATSOFT выполнено компьютерное моделирование и получена адекватная модель. Проведен микроструктурный анализ полученных образцов при помощи РЭМ Vega Tescan. Сформулированы основные выводы о причинах полученных зависимостей. Практическая значимость состоит в получении новых материалов с повышенными антифрикционными свойствами. Выявлено повышение износостойкости композиционных материалов с повышением температуры спекания и содержания стеклянного наполнителя на 4–5 %, что подтверждается результатами экспериментов и промышленных испытаний. Получены уравнения регрессии, описывающие зависимость между факторами получения композиционных материалов, такими как температура и состав металлостеклянных материалов, микротвердость, износостойкость.

1. Витязь П. А. и др. Порошковая металлургия и металлургические аддитивные технологии // Порошковая металлургия : сборник научных трудов. — Минск : Белорусская наука, 2017. Вып. 40. С. 5–14.
2. Преображенский А. П., Токарева Н. М. Применение аддитивных технологий в порошковой металлургии // Вестник Воронежского института высоких технологий. 2018. № 1(24). С. 81–84.
3. Bagluk G. A., Kurovskyi V., Kostenko O. Effect of metal phase composition on mechanical and tribological properties of Fe-glass composites // XIII International Scientific Congress «Machines. Technologies. Materials». 2016. Vol. 2. P. 23–28.
4. Сергеенко С. Н. Технологии получения порошковых материалов на основе механически активированных шихт (обзор) // Технология металлов. 2012. № 6. С. 46–56.
5. Бойцова В. В., Колобов М. Ю., Максимов А. С. Технология изготовления порошковых металлостеклянных железографитовых материалов // Сборник материалов IX Всероссийской научно-практической конференции «Надежность и долговечность машин и механизмов», Иваново. 2018. С. 284–287.
6. Shao L., Ketkaew J., Gong P., Zhao S. et al. Effect of chemical composition on the fracture toughness of bulk metallic glasses // Materialia. 2020. Vol. 12. 100828.
7. Беляев Е. С., Гетмановский Ю. А., Макаров Н. В. Влияние содержания углерода и стекла на твердость металлостеклянных материалов // Theoretical & Applied Science. 2017. № 01 (45). С. 160–166.
8. Alvarez K. L., Baghbaderani H. A., Martín J. M., Burgos N. Novel Fe-based amorphous and nanocrystalline powder cores for high-frequency power conversion // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2020. Vol. 501. 166457.

9. Liang S. X., Wang X., Zhang W., Liu Y. J. et al. Selective laser melting manufactured porous Fe-based metallic glass matrix composite with remarkable catalytic activity and reusability // Applied Materials Today. 2020. Vol. 19. 100543.
10. Chen Y., Tang C., Jiang J. Z. Bulk metallic glass composites containing B2 phase // Progress in Materials Science. 2021. Vol. 121. 100799.
11. He T., Lu T., Şopu D., Han X. et al. Mechanical behavior and deformation mechanism of shape memory bulk metallic glass composites synthesized by powder metallurgy // Journal of Materials Science & Technology. 2022. Vol. 114. P. 42–54.
12. Halim Q., Mohamed N. A. N., Rejab M. R. M., Naim W. N. W. A. et al. Metallic glass properties, processing method and development perspective: a review // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2021. Vol. 112. P. 1231–1258.
13. Власюк Р. З., Луговецкая Е. С., Радомысельский И. Д. Металлостеклянный материал // Порошковая металлургия. 1971. № 5. С. 657–660.
14. Jabed A., Bhuiyan M. N., Haider W., Shabib I. Distinctive features and fabrication routes of metallic-glass systems designed for different engineering applications: A review. Coatings. 2023. Vol. 13. 1689.
15. ГОСТ Р 52022–2003. Тара стеклянная для пищевой и парфюмерно-косметической продукции. Марки стекла. — Введ. 01.01.2004.
16. Belyak O. A. Modelling stress deformed state upon contact with the bodies of two-phase microstructure // Solid State Phenomena. 2020. Vol. 299. P. 124–129.
17. Halim Q. et al. Metallic glass properties, processing method and development perspective: a review // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2021. Vol. 112. P. 1231–1258.
18. Li Z. Forming of metallic glasses: mechanisms and processes // Materials Today Advances. 2020. Vol. 7. 100077.
19. Gao K., Zhu X. G., Chen L., Li W. H. et al. Recent development in the application of bulk metallic glasses // Journal of Materials Science & Technology. 2022. Vol. 131. P. 115–121.
20. Liu Q., Li X., Gao L. Mathematical modeling and a hybrid evolutionary algorithm for process planning // J. Intell. Manuf. 2021. Vol. 32. P. 781–797.