Исследование состава и свойств белых слоев, образующихся при трении материалов с памятью формы

Abstract

Задачи исследования: поставлены задачи экспериментально-аналитического изучения условий возникновения белых слоев, их физико-механических свойств и фазового состава на примере никелида титана, как одного из распространенных в технике представителей материалов с памятью формы. Материалы и оборудование: Экспериментально изучались два сплава: Ti[50]Ni[47,5]Fe[2,5] -ТН-К и Ti[49,4]Ni[50,6]. Исследования проводились на машине СМТ-1, трибометре-склерометре ТС-1 и нанотвердомере "CSEM instruments". Результаты: показано, что белые слои формируются как при простом сжатии, так и в условиях трения скольжения. Структурно-фазовое состояние белых слоев зависит от давлений, скоростей скольжения и температуры в зоне контакта и представляют собой квазиравновесную аустенитно-мартенситную систему в виде конгломерата высоко-дисперсных наноразмерных кристаллов обеих фаз. Белые слои обладают рядом особых свойств, существенно отличных от свойств матрицы металлов. Высокая циклическая прочность белых слоев определяет высокую износостойкость никелида титана.

Research Objectives: the authors have set the tasks to study experimentally and analytically the conditions for occurrence of white layers, their physical and mechanical properties and phase composition by the example of NiTi as one of the most common technique representatives of shape memory materials. Materials and equipment: Two alloys Ti[50]Ni[47,5]Fe[2,5] - ТН-1К and Ti[49,4]Ni[50,6] were studied experimentally on the machine SMT-1, tribometer-sclerometry TC-1 and nanohardness gage "CSEM instruments". The results: It was shown that the white layers are formed both by simple compression, and at sliding friction. Structural-phase states of white layers depends on pressure, sliding velocity and temperature in a contact zone and represent a quasi-equilibrium austenitic-martensitic system as a conglomerate of highly dispersed nanosized crystals of both phases. White layers have a number of special properties, significantly different from the properties of metal matrix. A high fatigue strength of white layer defines high durability of NiTi.