DOI 10.33267/2072-9642-2019-10-38-42

УДК 631.12:546.62  

А.В. Федотов, канд. техн. наук, вед. науч. сотр., Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ)

Аннотация. Приведены результаты исследований антифрикционных, противоизносных и противозадирных свойств наноструктурного бемита. Рассмотрена возможность его использования в качестве препарата для приработки дизельного двигателя, что повышает коррозионную стойкость деталей. Показано, что введение бемита в композицию с порошками глинозема тормозит рекристаллизацию керамики и увеличивает трещиностойкость.

Ключевые слова: коэффициент трения, износостойкость, твердость, коррозионная стойкость, трещиностойкость.

Список использованных источников:
1. Инженерные нанотехнологии в АПК / В.Ф. Федоренко, Д.С. Буклагин, И.Г. Голубев, Л.А. Неменущая. М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2009. 144 с.
2. Черноиванов В.И., Федоренко В.Ф. Научные разработки по нанотехнологиям в интересах агропромышленного комплекса // Нанотехника. 2008. № 34. С. 59-61.
3. Бурумкулов Ф.Х., Лезин П.П. Работоспособность и долговечность восстановленных деталей и сборочных единиц машин. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 1993. 119 с.
4. Моногидроокись алюминия – дисперсная фаза для нанокристаллических композиционных фольг / В.И. Курмашев, Ю.В. Тимошенков, В.Е. Обухов [и др.]. // Современные технологии металлообработки: Сб. науч. труд. Междунар. науч.техн. конф. Минск.: ФТИ, 2005. С. 11-16.
5. Роль наноструктурированных оксидных добавок в формировании структуры и свойств защитных покрытий / Л.В. Судник, Ю.А. Мазалов, А.В. Федотов, А.В. Берш // Технология металлов. 2009. № 1. С. 32-37.
6. Способ получения гидроксидов или оксидов алюминия и водорода: пат. РФ № 2278077 Рос. Федерация: C01F7 /42, C01B 3/10 / Берш А.В., Иванов Ю.Л., Мазалов Ю.А., Глухов А.В., Трубачев О.А.; патентообладатель Берш А.В., Иванов Ю.Л., Мазалов Ю.А. № 2005121562; заявл. 11.07.2005; опубл. 20.06.2006, Бюл. № 17. 6 с.
7. Трибологические свойства наноструктурного бемита / Ю.А. Мазалов, Р.Ю. Соловьев, Н.Н. Сергеев, А.В. Федотов, А.В. Дунаев, П.А. Витязь, Л.В. Судник // Наноиндустрия. 2015. № 6. С. 84-92.
8. Исследование фазообразования в системах Fe2O3-H2O и Fe2O3-Al2O3-H2O [Электронный ресурс]. URL: https:// knowledge.allbest.ru/chemistry/2c0a6562 5b2bd78b5d53b88421216c36_0.html#text (дата обращения: 14.08.2019).
9. Пичугин В.Ф., Щербинин В.М. Элементный состав, строение и толщина защитных пленок на поверхностях трения пары антифрикционный сплав-сталь в глицерине // Труды ГОСНИТИ. 2011. Т. 108. С. 250-253.
10. Гидротермальный синтез нанокристаллического гидроксида алюминия и технологии его применения в различных областях / Ю.А. Мазалов, А.В. Федотов, Е.В. Щеглов, А.В. Берш, Л.В. Судник, А.В. Лисицын // Нанотехника. 2008. № 4. С. 16-20.
11. Корундовая композиционная керамика, полученная с применением наночастиц бемита / А.В. Берш, А.В. Беляков, Д.Ю. Мазалов, С.А. Соловьев, А.В. Федотов // Новые огнеупоры. 2016. № 10. С. 52-57.

The Use of Oxyhydroxide and Aluminum Oxide to Increase the Corrosion and Wear Resistance of Agricultural

Machinery A.V. Fedotov (Federal Scientific Agroengineering Center VIM)

Summary. The results of studies of the antifriction, wear-preventive and scoring resistance properties of nanostructured boehmite are provided. The possibility of its use as a preparation for diesel engine running, which increases the corrosion resistance of parts, is discussed. It is shown that the introduction of boehmite in the composition with alumina powders inhibits the recrystallization of ceramics and increases crack resistance.

Keywords: friction coefficient, wear resistance, hardness, corrosion resistance, crack resistance.

Реферат. Цель исследований – оценка эффективности применения наноструктурного бемита и оксида алюминия для повышения коррозионной стойкости и износостойкости сельскохозяйственной техники. Для получения плотных алюмооксидных композитов в качестве матрицы использовали молотые промышленные порошки глинозема марки ГК и Г-00 со средним размером частиц 2,5 и 0,8 мкм соответственно. Армирующими компонентами являлись глобулы (нанокластеры) из наночастиц бемита. Приработку нового дизеля Д-243 проводили на модернизированном обкаточно-тормозном стенде КИ-3540ГОСНИТИ. Для приготовления препарата бемит растирали с олеиновой кислотой и обрабатывали ультразвуком. Трибологические исследования проводили на четырехшариковой машине трения (ЧШМТ), машине трения мод. 2070 СМТ-1, модернизированной машине трения мод. 77МТ-1М и на МТУ. Испытания приработочного состава с добавкой наноструктурного бемита показали стабилизацию компрессии в цилиндрах двигателя на уровне 3 МПa через 30-40 мин работы. При использовании приработочного состава без добавки бемит для достижения указанных значений компрессии потребовалось не менее 80 мин. Анализ результатов экспериментальных исследований показал, что поверхность вкладышей и поршневых колец после приработки имела бóльшую (в 1,38-1,65 раза) шероховатость при использовании приработочного состава без бемита, чем при его использовании с присадкой бемит. При использовании приработочного состава с присадкой бемит после 120 мин приработки оказались меньше износ первого компрессионного кольца – в 2,5 раза, расход картерных газов – на 12-14, масла – на 27 %, температура в процессе испытаний – на 10-16 °С по сравнению с результатами приработки без использования бемита. Установлено, что добавление бемита улучшает противоизносные свойства: увеличиваются критическая нагрузка (Ркр) – с 863 Н до 1570 Н, противозадирные свойства (нагрузка сваривания Рс) – с 1471 до 1962 Н, индекс задира – с 43 до 62 единиц. Трещиностойкость образцов с добавкой наноструктурного бемита по сравнению с керамикой без бемита возрастает на 36-38 %.

Abstract The purpose of the research is to assess the effectiveness of the use of nanostructure boehmite and alumina to increase the corrosion resistance and wear resistance of agricultural machinery. To obtain dense alumina composites, the GK and G-00 grade ground industrial alumina powders with an average particle size of 2.5 and 0.8 microns, respectively, were used as a matrix. The reinforcing components were globules (nanoclusters) of boehmite nanoparticles. The running-in of the new D-243 diesel engine was carried out using the KI-3540-GOSNITI upgraded running-in and brake stand. To prepare the specimen, boehmite was triturated with oleic acid and sonicated. Tribological studies were carried out using a four-ball friction machine, the 2070 SMT-1 friction machine, the 77MT-1M modernized friction machine, and the MTU. Tests of the running-in composition with the addition of nanostructure boehmite showed stabilization of compression in the engine cylinders at a level of 3 MPa after 30-40 min of operation. When using the running-in composition without boehmite, it took at least 80 minutes to achieve the indicated compression values. An analysis of the results of experimental studies showed that the surface of the liners and piston rings after running-in had a roughness 1.38-1.65 times higher when using the running-in composition without boehmite than when using it with boehmite additive. When using a running-in composition with boehmite additive after 120 minutes of running-in, the wear of the first compression ring was reduced by 2.5 times, crankcase gas consumption by 12-14, oil consumption by 27 %, and temperature during the test by 10-16 Centigrade as compared with the running-in results without the use of boehmite. It has been established that the addition of boehmite improves wear resistance properties: critical load (Pcr) increases from 863 N to 1,570 N, anti-seize properties (welding load Pc) from 1,471 to 1,962 N, and the scoring index from 43 to 62 units. The crack resistance of samples with the addition of nanostructured boehmite in comparison with ceramics without boehmite increases by 36-38 %.