Московский авиационный институт (Национальный исследовательский университет), Москва, Россия:

Л. Н. Лесневский, профессор кафедры «Технология производства двигателей летательных аппаратов», докт. техн. наук, эл. почта: l.lesnevskiy@yandex.ru
И. А. Николаев, старший преподаватель кафедры «Технология производства двигателей летательных аппаратов», канд. техн. наук, эл. почта: nikolaevia@mai.ru

Подведены итоги многолетних исследований износостойких композитных твердых смазочных покрытий, формируемых методом атмосферного плазменного напыления плакированного порошка [Cg]Ni, применительно к экстремальным условиям работы деталей и узлов трения. Приведены результаты последовательного совершенствования конструкции, состава и технологии плазменного напыления таких слоев. Показано, как в процессе освоения нанесения однослойных покрытий на основе [Cg]Ni была успешно решена задача повышения износостойкости рабочих поверхностей плавающих колец уплотнений криогенных насосов. Далее при исследовании увеличения фреттингостойкости контактной поверхности замка вентиляторной лопатки газотурбинного двигателя [Cg]Ni вошел в состав рабочей поверхности многослойного плазмонапыленного слоя, что обеспечило повышение ресурса замкового соединения лопатки по сравнению со штатным покрытием. Дальнейшее исследование фреттингостойкости такого нанесения было проведено в направлении оценки влияния величины амплитуды возвратно-поступательного смещения на характер и величину износа. Показаны возможности анализа петель гистерезиса зависимостей сил трения Fтр от смещений D при возвратно-поступательном скольжении пар трения таких узлов. С использованием энергетического подхода получены зависимости объемного износа Wv от суммарной энергии диссипации Ed сил трения для заданного числа циклов, позволившие провести сравнение, оценить эффективность и спрогнозировать износ покрытий, полученных плазменным напылением из порошков [Cg]Ni, применительно к различным условиям возвратно-поступательного скольжения.

1. Современные композиционные материалы / под. ред. Л. Браутмана и Р. Крока. — М. : Мир, 1970. — 672 с.
2. Хокинг М., Васантасри В., Сидки П. Металлические и керамические покрытия: получение, свойства и применение / пер. с англ. — М. : Мир, 2000. — 518 с.
3. Pempie P. Tribology on rocket engine // STLE, At Las Vegas Conference Paper. 2005. 10 p.
4. Kapsa P., Fouvry S., Vincent L. Basic principles of fret ting // Wear: Mechanisms, Materials and Practice. 2005. P. 317–338.
5. Семёнов А. П. Антифрикционные материалы: опыт применения и перспективы // Трение и смазка в машинах и механизмах. 2007. № 12. С. 21–36.
6. Пучков В. Н., Семенов А. П., Павлов В. Г. Твердые смазки: опыт применения и перспективы // Трение и смазка в машинах и механизмах. 2007. № 11. С. 36–46.
7. Павлов А. Ю., Овчинников В. В., Шляпин А. Д. Основы газотермического напыления защитных покрытий, 2020. — М. : Инфра-Инженерия, 2020. — 300 с.
8. Борисов Ю. С., Фишман С. Л., Нимвицкая Т. А. Плазменные жаростойкие покрытия из композиционных порошков / в кн. Жаростойкие и теплостойкие покрытия. — Л. : Наука, 1969. С. 273–286.
9. Борисов Ю. С., Харламов Ю. А., Сидоренко С. Л. и др. Газотермические покрытия из порошковых материалов. Справочник. — Киев : Наукова Думка, 1987. С. 9–12.
10. Scharf T. W., Prasad S. V. Solid lubricants. A Review // J. Mat Sci. 2018. Vol. 48. P. 511–531.
11. Wu L., Yang H., Cheng J., Xu Ch. et al. Review in preparation and application of nickel-coated graphite composite powder // Journal of Alloys and Compounds. 2021. Vol. 862. 41 p.
12. Celk E., Tecmen C., Turk A. The fabrication of nickel-graphite coatings on mild steel using plasma-spray techniques // Key Engineering Materials. 2004. Vol. 264–268. P. 473–476.
13. Hager C. H. Jr., Sanders J., Sharma S., Voevodin A. A. The use of nickel-graphite composite coatings for mitigation of gross slip fretting wear on Ti6Al4V interfaces // Wear. 2009. Vol. 267. P. 1470–1481.
14. Ziegelheim J., Lombard L., Cesanek Z., Houdkova S. et al. Abradable coatings for small turbopump engines: a case study of nickel-graphite coating // Journal of Thermal Spray Technology. 2019. Vol. 28. P. 794–802.
15. Li-xia Y., Li-dong J., Fan-kai K., En-xia Y. Study on laser cladding coatings of Ni-based alloy/TiC/ nickel-coated graphite on steel substrate // Key Engineering Materials. 2011. Vol. 450. P. 214–218.
16. Ren L.-S., Li M., Chi J., Wang S. Preparation and properties of nickel coated lubricating coating // Transactions of Materials and Heat Treatment. 2018. Vol. 39. P. 97–102.
17. Trabelsi D., Zouari M., Kharrat M. et al. Structural, micromechanical and tribological analyses of electro deposited nickel-graphite coatings with different fractions of graphite microparticles // Transactions of the Indian Institute of Metals. 2018. Vol. 71, Iss. 8. 41 p.
18. Братков И. В., Юдина Т. Ф., Мельников А. Г., Братков А. В. Получение и свойства композиционных электрохимических покрытий с электрохимически диспергированным графеном на основе никелевой матрицы // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2020. Т. 63, Вып. 8. С. 90–97.
19. Mrdak M. Characterization of nickel graphite sealing coatings in the system with the nickel-aluminum bonding coating // Vojnotehnicki Glesnik. 2013. Vol. 61, Iss. 1. P. 69–88.
20. Guler O., Bagci N. A short revieu on mechanical properties of grapheme reinforced metal matrix composite // J. Mater Res. Technol. 2020. № 9. P. 6808–6833.
21. Liu Sh., Pang M. Effect of TiB₂ content on properties of nickelcoated graphite self-lubricating coating prerared by laser cladding // Coatings. 2021. Vol. 11. P. 1501–1515.
22. Бойков Е. Д., Лесневский Л. Н., Терентьева В. С., Шиллер Э. М. Применение газотермических покрытий никельуглерод в качестве антифрикционных самосмазывающихся материалов // Технологическое управление триботехническими характеристиками узлов машин : Материалы Всесоюзной конференции. — Севастополь, 1983. С. 63–67.
23. Лесневский Л. Н., Лежнев Л. Ю., Ляховецкий М. А., Трошин А. Е. и др. Износостойкость композитных плазменных покрытий с графитом // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2017. № 1. С. 31–40.
24. Ильин А. А., Колачев Б. А., Полькин И. С. Титановые сплавы. Состав, структура, свойства. — М. : ВИЛС-МАТИ, 2009. — 520 с.
25. Raz Y., Dirnfeld S. Plasma arc spraying of Ti – 6Al – V with Cu – Ni – In // Surface Engineering. 1990. Vol. 6, No. 2. Р. 121–124.
26. Майорова Л. А. Твердые неорганические вещества в качестве высокотемпературных смазок. Новое о твердых смазках. — М. : Наука, 1971. — 96 с.
27. Лесневский Л. Н., Трошин А. Е., Тюрин В. Н. Фреттингостойкость композиционных многослойных плазменных покрытий, модифицированных наночастицами графита // Нанотехнологии и наноматериалы : Материалы Международной научно-технической конференции. — М. : Изд-во МГОУ, 2009. С. 196–200.
28. Liśkiewicz T., Fouvry S., Wendler B. Impact of variable load conditions on fretting wear // Surface and Coatings Technology. 2003. Vol. 163–164. P. 465–471.
29. Korsunsky A. M., Kim K. Dissipated energy and friction coefficient evolution during fretting wear of solid lubricant coatings // Tribology international. 2010. Vol. 43. No. 5-6. P. 861–867.