[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2367696C2 - Metallo-matrix composite - Google Patents

Metallo-matrix composite Download PDF

Info

Publication number
RU2367696C2
RU2367696C2 RU2007142301/02A RU2007142301A RU2367696C2 RU 2367696 C2 RU2367696 C2 RU 2367696C2 RU 2007142301/02 A RU2007142301/02 A RU 2007142301/02A RU 2007142301 A RU2007142301 A RU 2007142301A RU 2367696 C2 RU2367696 C2 RU 2367696C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
silicon carbide
copper
matrix composite
tin
composite
Prior art date
Application number
RU2007142301/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007142301A (en
Inventor
Юрий Дмитриевич Корогодов (RU)
Юрий Дмитриевич Корогодов
Игорь Васильевич Гаврилин (RU)
Игорь Васильевич Гаврилин
Михаил Владимирович Кравченко (RU)
Михаил Владимирович Кравченко
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Владимирский государственный университет (ВлГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Владимирский государственный университет (ВлГУ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Владимирский государственный университет (ВлГУ)
Priority to RU2007142301/02A priority Critical patent/RU2367696C2/en
Publication of RU2007142301A publication Critical patent/RU2007142301A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2367696C2 publication Critical patent/RU2367696C2/en

Links

Landscapes

  • Sliding-Contact Bearings (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: composite contains tin, stibium, copper and silicon carbide particles, at following ratio of components, wt %: stibium - 10.0-12.0, copper - 0.5-1.5, silicon carbide - 1.0-15.0, tin - the rest.
EFFECT: increasing of antifrictional and mechanical properties, increasing of temperature durability of material.
2 tbl

Description

Изобретение относится к композиционным материалам, в частности к металломатричным композитам. Может применяться в машино-, автомобилестроении, нефтехимической промышленности при производстве подшипников скольжения.The invention relates to composite materials, in particular to metal matrix composites. It can be used in machine, automotive, petrochemical industry in the production of plain bearings.

Известны металломатричные композиты, состоящие из алюминиевой матрицы и усиливающих элементов в виде порошка карбида кремния [Axel Kolsgaard, Stig Brusethaug Settling of SiC particles in an AlSi7Mg melt. Materials Science and Engineering, A 173 (1993), 213-219]. Такой металломатричный композит обладает хорошими антифрикционными свойствами, однако имеет низкую коррозионную стойкость.Metal matrix composites are known, consisting of an aluminum matrix and reinforcing elements in the form of silicon carbide powder [Axel Kolsgaard, Stig Brusethaug Settling of SiC particles in an AlSi7Mg melt. Materials Science and Engineering, A 173 (1993), 213-219]. Such a metal matrix composite has good antifriction properties, but it has a low corrosion resistance.

Известен также металломатричный композит, содержащий медную матрицу и упрочняющие элементы из карбида кремния (патент РФ №2017852, МПК C22C 32/00, опубл. 15.08.1994, 3 с.). Такой металломатричный композит обладает повышенной износостойкостью по сравнению с обычными бронзами, но нетехнологичен при изготовлении и ремонте оборудования.Also known metal-matrix composite containing a copper matrix and reinforcing elements of silicon carbide (RF patent No. 2017852, IPC C22C 32/00, publ. 08/15/1994, 3 S.). Such a metal-matrix composite has increased wear resistance compared to conventional bronzes, but is not technologically advanced in the manufacture and repair of equipment.

Наиболее близкими к заявляемому металломатричному композиционному материалу по назначению и составу являются сплавы на основе олова - баббиты по ГОСТ 1320-74 (ИСО 4383-91) [1], содержащие в своем составе следующие основные элементы, мас.%: сурьма 10,0-12,0, медь 5,5-6,5, олово остальное.The closest to the claimed metal matrix composite material by purpose and composition are tin-babbitt-based alloys according to GOST 1320-74 (ISO 4383-91) [1], which contain the following main elements, wt.%: Antimony 10.0- 12.0, copper 5.5-6.5, tin else.

Данные сплавы рекомендуется использовать при изготовлении подшипников скольжения, работающих в различных, в том числе и тяжелонагруженных, машинах и агрегатах в различных отраслях промышленности и народного хозяйства. Однако сплавы на основе олова обладают низкими механическими свойствами и невысокой допускаемой температурой при эксплуатацииThese alloys are recommended for use in the manufacture of sliding bearings operating in various, including heavily loaded, machines and assemblies in various industries and national economy. However, tin-based alloys have low mechanical properties and a low allowable temperature during operation

Задачей настоящего изобретения является создание металломатричного композиционного материала, обладающего улучшенными антифрикционными и механическими свойствами и повышенной температурной стойкостью. Получение композиционного металломатричного сплава с более высоким уровнем изложенных свойств обеспечивает повышение эксплуатационной надежности и общего ресурса работы машин и агрегатов, где используются подшипники скольжения.An object of the present invention is to provide a metal matrix composite material having improved antifriction and mechanical properties and increased temperature resistance. Obtaining a composite metal matrix alloy with a higher level of the stated properties provides an increase in the operational reliability and overall service life of machines and assemblies where plain bearings are used.

Поставленная в заявке задача решается тем, что металломатричный композит, содержащий олово, сурьму, медь, дополнительно содержит частицы карбида кремния при следующем соотношении компонентов, мас.%: сурьма 10,0-12,0, медь 0,5 - 1,5, карбид кремния 1,0-15,0, олово остальное.The problem stated in the application is solved in that the metal matrix composite containing tin, antimony, copper, additionally contains particles of silicon carbide in the following ratio of components, wt.%: Antimony 10.0-12.0, copper 0.5 - 1.5, silicon carbide 1.0-15.0, the rest is tin.

Предложенный композиционный материал изготавливали следующим способом. Баббит Б83 расплавляли в печи сопротивления под слоем древесного угля. После достижения температуры 350-400°С снимали покровный слой древесного угля и затем вводили порошок карбида кремния. Ввод порошка карбида кремния в расплавленный баббит производился механическим замешиванием. Полученный композиционный сплав выливали в металлическую форму. Из полученных слитков вырезали образцы для определения твердости и антифрикционных свойств.The proposed composite material was made as follows. Babbitt B83 was melted in a resistance furnace under a layer of charcoal. After reaching a temperature of 350-400 ° C, a coating layer of charcoal was removed and then silicon carbide powder was introduced. Silicon carbide powder was introduced into molten babbitt by mechanical kneading. The resulting composite alloy was poured into a metal mold. Samples were cut from the obtained ingots to determine hardness and antifriction properties.

Поставленный технический результат достигается тем, что вводимые в матрицу дисперсные частицы карбида кремния являются дополнительными, кроме интер-металлидов SnSb, точками опоры, располагающимися в мягкой матрице. На трущейся поверхности подшипника формируется шероховатость, приводящая к созданию микроподшипников, которые образуют микроклинья из смазки, переводя работу подшипников из режима граничного трения в жидкостный или полужидкостный. Микроклинья смазки, а также выступающие из мягкой основы твердые интерметаллиды SnSb и дисперсные частицы карбида кремния способны воспринимать большие, чем в известном сплаве, нормальные давления трущейся пары и снижать коэффициент трения, т.е. улучшать антифрикционные свойства металломатричного композиционного материала. При всем этом представилась возможность снизить содержание меди в сплаве без ущерба служебным свойствам.The stated technical result is achieved in that the dispersed particles of silicon carbide introduced into the matrix are additional, in addition to SnSb intermetallics, support points located in a soft matrix. A roughness is formed on the rubbing surface of the bearing, leading to the creation of micro-bearings that form micro wedges from the lubricant, translating the bearings from boundary friction to liquid or semi-liquid. Lubricant micro-wedges, as well as solid SnSb intermetallic compounds protruding from the soft base, and dispersed silicon carbide particles are capable of perceiving higher normal pressure of the rubbing pair than in the known alloy and lowering the friction coefficient, i.e. to improve the antifriction properties of the metal matrix composite material. With all this, it was possible to reduce the copper content in the alloy without compromising service properties.

В таблице 1 приведены варианты предлагаемого композиционного сплава.Table 1 shows the options for the proposed composite alloy.

Таблица 1Table 1 КомпонентыComponents Состав, мас.%Composition, wt.% ПрототипPrototype № сплаваAlloy number 1one 22 33 4four сурьмаantimony 10,010.0 10,510.5 11,011.0 12,012.0 11,011.0 медьcopper 0,50.5 0,60.6 0,80.8 1,51,5 6,06.0 карбид кремнияsilicon carbide 1,01,0 55 10,010.0 15,015.0 -- оловоtin остальноеrest остальноеrest остальноеrest остальноеrest остальноеrest

Результаты проведенных сравнительных испытаний представлены в таблице 2.The results of the comparative tests are presented in table 2.

Таблица 2table 2 СоставStructure Твердость, НВHardness, HB Максимальная нагрузка при испытаниях, МПаMaximum load during testing, MPa Коэффициент тренияCoefficient of friction Температура масла, °СOil temperature, ° С Состав 1Composition 1 2525 4,04.0 0,030,03 4545 Состав 2Composition 2 30thirty 5,05,0 0,030,03 4848 Состав 3Composition 3 4040 10,010.0 0,020.02 5555 Состав 4Composition 4 50fifty 13,013.0 0,010.01 8585 ПрототипPrototype 20twenty 2,02.0 0,040.04 4545

Как следует из данных таблицы 2, предлагаемый металломатричный композиционный материал обладает более высокой твердостью, допускает более высокие нагрузки при трении и более высокую температуру и одновременно имеет более низкий коэффициент трения.As follows from the data of table 2, the proposed metal-matrix composite material has a higher hardness, allows higher friction loads and a higher temperature and at the same time has a lower coefficient of friction.

Содержание карбида кремния в композите менее 1% не дает существенного снижения коэффициента трения, а увеличение концентрации более 15% приводит к ухудшению технологических свойств. Уменьшить содержание меди в композиционном сплаве с добавками карбида кремния представляется возможным благодаря появлению дополнительных опорных поверхностей, что приводит к повышению несущей нагрузки композита при меньшем содержании меди.The content of silicon carbide in the composite of less than 1% does not significantly reduce the coefficient of friction, and an increase in concentration of more than 15% leads to a deterioration of technological properties. It is possible to reduce the copper content in the composite alloy with additives of silicon carbide due to the appearance of additional supporting surfaces, which leads to an increase in the bearing load of the composite with a lower copper content.

Claims (1)

Металломатричный композит, содержащий олово, сурьму, медь, отличающийся тем, что он дополнительно содержит частицы карбида кремния при следующем соотношении компонентов, мас.%:
сурьма 10,0-12,0 медь 0,5-1,5 карбид кремния 1,0-15,0 олово остальное
A metal matrix composite containing tin, antimony, copper, characterized in that it additionally contains silicon carbide particles in the following ratio of components, wt.%:
antimony 10.0-12.0 copper 0.5-1.5 silicon carbide 1.0-15.0 tin rest
RU2007142301/02A 2007-11-15 2007-11-15 Metallo-matrix composite RU2367696C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007142301/02A RU2367696C2 (en) 2007-11-15 2007-11-15 Metallo-matrix composite

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007142301/02A RU2367696C2 (en) 2007-11-15 2007-11-15 Metallo-matrix composite

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007142301A RU2007142301A (en) 2009-05-20
RU2367696C2 true RU2367696C2 (en) 2009-09-20

Family

ID=41021454

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007142301/02A RU2367696C2 (en) 2007-11-15 2007-11-15 Metallo-matrix composite

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2367696C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2506335C1 (en) * 2012-06-13 2014-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) Metal matrix composite
RU2585588C1 (en) * 2014-12-11 2016-05-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) COMPOSITE MATERIAL BASED ON ALLOYS OF Sn-Sb-Cu AND PREPARATION METHOD THEREOF

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2506335C1 (en) * 2012-06-13 2014-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) Metal matrix composite
RU2585588C1 (en) * 2014-12-11 2016-05-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) COMPOSITE MATERIAL BASED ON ALLOYS OF Sn-Sb-Cu AND PREPARATION METHOD THEREOF

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007142301A (en) 2009-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6334914B2 (en) Copper alloy sliding material
US20070082825A1 (en) Plain bearing
JP3939931B2 (en) Copper-based multi-layer sliding material
JP5374722B2 (en) Abrasion-resistant lead-free alloy bushing and method for producing the same
KR101265391B1 (en) Pb-FREE COPPER ALLOY SLIDING MATERIAL AND PLAIN BEARINGS
RU2524812C2 (en) Material of sleeve bearing
JP6377889B2 (en) Zinc-free spray powder, copper-containing sprayed layer, and method for producing copper-containing sprayed layer
CN101550502B (en) Pb-free copper-alloy sliding material
WO2012147780A1 (en) Sliding material, alloy for bearing, and multilayer metal material for bearing
JPH07150273A (en) Coppery sliding material
EP2135964B1 (en) Copper-based sliding material
RU2367696C2 (en) Metallo-matrix composite
US5512242A (en) Tin-base white metal bearing alloy excellent in heat resistance and fatigue resistance
KR102672968B1 (en) Sliding member, bearing, manufacturing method of sliding member, manufacturing method of bearing
JP2010242854A (en) Slide bearing
GB2285060A (en) Copper-head alloy bearing
RU2506335C1 (en) Metal matrix composite
EP3263721B1 (en) High temperature wear-resistant aluminum-bronze-based material
JP7214451B2 (en) Copper alloy
JP5566394B2 (en) Bearing material
JP6363931B2 (en) Copper alloy for slide bearing
Yin et al. Research on the tribology performance of copper-bismuth bearing material
US11572606B2 (en) High-tensile brass alloy and high-tensile brass alloy product
JP5073925B2 (en) Lead-free copper-based sliding material
JP2006037179A (en) Pb-FREE COPPER-ALLOY-BASED COMPOSITE SLIDING MATERIAL SUPERIOR IN SEIZURE RESISTANCE

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20110530

QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20120319

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20131116

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20150310

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20191116