Модификация поверхности деталей из карбида кремния лазерным воздействием с целью улучшения их трибологических свойств
- Авторы: Мурзин С.П.1, Балякин В.Б.2, Журавель Л.В.3
-
Учреждения:
- Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва (национальный исследовательский университет)
- Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва (национальный исследовательский университет)
- Самарский государственный университет
- Выпуск: Том 13, № 5-2 (2014): Специальный выпуск
- Страницы: 9-16
- Раздел: ВЫПУСК БЕЗ РАЗДЕЛОВ
- URL: https://journals.ssau.ru/vestnik/article/view/2504
- DOI: https://doi.org/10.18287/1998-6629-2014-0-5-2(47)-9-16
- ID: 2504
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Для улучшения трибологических свойств материалов находит применение лазерное микроструктурирование поверхности. Данное направление предполагает лазерное воздействие для создания на поверхности материала микроструктур с пространственной избирательностью физико-механических свойств, таких как: микротвёрдость, коэффициент трения и др. Перспективным является микроструктурирование поверхности торцовых газодинамических уплотнений из карбида кремния. Для повышения потенциала практического использования целесообразным является расширение функциональных возможностей лазерного микроструктурирования путём использования более распространённых лазерных установок с длительностью импульса в миллисекундном диапазоне. Разработан метод модификации поверхностей деталей из карбида кремния лазерным воздействием с целью улучшения их трибологических свойств. Изучена структура материала в зоне термического влияния после лазерного микроструктурирования. Оценивались морфологические изменения обработанной поверхности после импульсно-периодического лазерного воздействия. Установлено, что лазерное импульсно-периодическое воздействие приводит к образованию на полированной поверхности детали из карбида кремния углублений круглой или овальной формы. Наряду с формированием непериодического микрорельефа происходит модифицирование структуры поверхностного слоя детали. При лазерном воздействии на поверхности керамического материала имеет место разложение карбида кремния с образованием графита и твёрдого раствора углерода в кремнии. Предполагается выполнить исследования триботехнических свойств полученных структур.
Ключевые слова
Об авторах
С. П. Мурзин
Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва (национальный исследовательский университет)
Автор, ответственный за переписку.
Email: murzin@ssau.ru
Доктор технических наук
Профессор кафедры автоматических систем энергетических
установок, руководитель научно-образовательного центра лазерных систем и технологий
В. Б. Балякин
Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва (национальный исследовательский университет)
Email: balyakin@ssau.ru
Доктор технических наук, профессор
Заведующий кафедрой снов конструирования машин
РоссияЛ. В. Журавель
Самарский государственный университет
Email: sspc@samsu.ru
Кандидат технических наук
Доцент кафедры физики твёрдого тела и неравновесных систем
РоссияСписок литературы
- Blatter A., Maillat M., Pimenov S.M., Shafeev G.A., Simakin A.V. Lubricated friction of laser micro-patterned sapphire flats // Tribology Letters. 1998. V. 4, no. 3-4. P. 237-241.
- Etsion I. State of the art in laser surface texturing // Journal of Tribology. 2005. V. 127, no. 1. P. 248-253. doi: 10.1115/1.1828070
- Radek N., Pietraszek J., Antoszewski B. The average friction coefficient of laser textured surfaces of silicon carbide identified by RSM methodology // Advanced Materials Research. 2014. V. 874. P. 29- 34. doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/amr.874.29' target='_blank'>www.scientific.net/amr.874.29
- Yu X.Q., He S., Cai R.L. Frictional characteristics of mechanical seals
- with a laser-textured seal surface // Journal of Materials Processing Technology. 2002. V. 129, no. 1-3. P. 463-466. doi: 10.1016/s0924-0136(02)00611-8
- Комленок М.С., Пименов С.М., Кононенко В.В., Конов В.И., Шайбе
- Х.-Й. Лазерное микроструктурирование поверхности сверхтвёрдых аморфных углеродных пленок // Нано- и микросистемная техника. 2008. № 3. С. 48-53.
- Фалалеев С.В., Новиков Д.К., Балякин В.Б., Седов В.В. Торцовые газодинамические уплотнения. Самара: Самарский научный центр РАН, 2013. 300 с.
- 8. Фалалеев С.В. Чегодаев Д.Е. Торцовые бесконтактные уплотнения
- двигателей летательных аппаратов: основы теории и проектирования. М.: МАИ, 1998. 274 с.
- Фалалеев С.В., Балякин В.Б., Новиков Д.К., Россеев Н.И., Медведев С.Д. Динамика «сухих» уплотнений // Газовая промышленность. 2001. № 10. С. 66-68.
- Бондарчук П.В., Фалалеев С.В. Конструкция перспективного торцового газодинамического уплотнения опоры авиационного двигателя // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. 2011. № 2(26). С. 150-157.
- Seifert G., Kaempfe M., Syrowatka F., Harnagea C., Hesse D., Graener H. Selforganized structure formation on the bottom of femtosecond laser ablation craters in glass // Applied Physics A. 2005. V. 81, no. 4. P. 799-803. doi: 10.1007/s00339-004-2867-8
- Murzin S.P. Increasing the efficiency of laser treatment of materials
- using elements of computer optics // Journal of Advanced Materials. 2003. V. 10, no. 2. P. 181-185.
- Мурзин С.П., Трегуб В.И., Осетров Е.Л., Никифоров А.М. Формирование нанопористых структур металлических материалов циклическим упруго пластическим деформированием при лазерном воздействии // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2010. Т. 12, № 4. С. 182-185.
- Мурзин С.П. Разработка способов интенсификации формирования нанопористых структур металлических материалов селективной лазерной сублимацией компонентов сплавов // Компьютерная оптика. 2011. Т. 35, № 2. С. 175-179.
- Мурзин С.П., Осетров Е.Л., Никифоров А.М. Сварка жаропрочных
- и жаростойких сплавов на никелевой основе импульсным лазерным излучением // Известия Самарского научного центра РАН. 2008. Т. 10, № 3. С. 884-886.
- Мурзин С.П., Меженин А.В., Осетров Е.Л. Расчёт температурных полей в конструкционных материалах в программном комплексе STAR-CD // Известия Самарского научного центра РАН. 2008. Т. 10, № 3. С. 767-771.
- Казанский Н.Л., Мурзин С.П., Клочков С.Ю. Формирование требуемого энергетического воздействия при лазерной обработке материалов с применением фокусаторов излучения // Компьютерная оптика. 2005. № 28. С. 89-93.