Загальні поняття про трибоматеріалознавство

 

Трибоматеріалознавство складає специфічний розділ загального матеріалознавства - науки про промислові матеріали, їх будову і властивості і є проміжною ланкою між результатами трибологічних теоретичних досліджень і комплексом знань, що складають наукові основи гриботехнолопї і триботехніки.

Триботехнічні матеріали здебільшого діляться за складом на такі групи: метали та сплави, композиційні матеріали (композити) з металевими та полімерними матрицями, керамічні композити, мастильні матеріали та присадки, гібридні матеріали. Вони також діляться за призначенням і за специфічними умовами експлуатації. Більшість відомих триботехнічних матеріалів придатні для використання в якості покрить.

Основні дослідження триботехнічних металів і сплавів проводяться у напрямку розробки структурних критеріїв їх модифікації, сумісності з різними матеріалами фрикційних поверхонь у залежності від їх твердості і якості поверхні, сорту і способу подачі мастила, здатності м’якої фази утворювати пластичні плівки переносу, втомної міцності. Особлива увага приділяється процесам припрацювання і з’єднання, що виникають при порушенні несучої здатності мастильної плівки, а також при високотемпературному терті.

Композиційні матеріали з металевою матрицею включають всі типи, з яких в якості вихідного зв'язуючого елемента використовуються порошкоподібні, волокнисті і литі матеріали. За останні роки велике поширення отримали спечені з металевих порошків антифрикційні і фрикційні композити, які містять легуючі елементи і різноманітні функціональні домішки.

Сучасні матеріалознавчі дослідження цього класу матеріалів охоплюють перш за все питання впливу хімічного складу і мікроструктури поверхневих шарів, їх молекулярної активності, пластичності, здатності до зміцнення, виділення з матриці спеціальних продуктів, що утворюють "третє тіло", на механізм тертя та зношування.

Композиційні матеріали з полімерною матрицею відрізняються від матеріалів на металевій основі більш високою питомою міцністю, кращою здатністю до деформування і технологічністю, що в свою чергу дозволяє більш широко використовувати їх при створенні матеріалів. В якості матриці широко застосовуються синтетичні і природні органічні і неорганічні полімери і їх суміші, термопластичні і термореактивні матеріали. В якості армуючих елементів використовується практично вся різноманітність скляних, вугільних, керамічних, борних, металокерамічних, волокон, ниток, вусів, тканин. Фрикційні характеристики вдається регулювати у дуже широкому діапазоні за рахунок введення в композит ряду дисперсних речовин: графіту, сульфідів, оксидів металів, полімерів, м’яких металів і масел, поверхнево активних та інших речовин, які знижують тертя і підвищують зносостійкість.

Керамічні композиційні матеріали – новий клас триботехнічних матеріалів, які повинні підвищити несучу здатність вузлів і деталей тертя у жорстких швидкісних високотемпературних умовах. Для виготовлення деталей тертя все ширше використовуються матеріали на основі оксидів алюмінію, цирконію, берилію, нітридів і карбідів кремнію, нітридів титану і бору, кермети, скло та вуглекераміка,

До матеріалів триботехнічного призначення слід віднести метало-фторопластові напівфабрикати, в яких металева стрічка служить несучою конструкцією, бронзовий шар виконує роль проміжного зв’язуючого елемента і резервуару для антифрикційного шару з полімерів.

Триботехніка – це розділ трибології, що охоплює кінцеву стадію процесу створення вузлів, деталей і елементів тертя, акумулюючи в них нові досягнення трибоматеріалознавства і триботехніки.