Модификация поверхности деталей из карбида кремния лазерным воздействием с целью улучшения их трибологических свойств


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.

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

Россия

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

Россия

Л. В. Журавель

Самарский государственный университет

Email: sspc@samsu.ru

Кандидат технических наук

Доцент кафедры физики твёрдого тела и неравновесных систем

Россия

Список литературы

  1. 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.
  2. 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
  3. 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
  4. Yu X.Q., He S., Cai R.L. Frictional characteristics of mechanical seals
  5. 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
  6. Комленок М.С., Пименов С.М., Кононенко В.В., Конов В.И., Шайбе
  7. Х.-Й. Лазерное микроструктурирование поверхности сверхтвёрдых аморфных углеродных пленок // Нано- и микросистемная техника. 2008. № 3. С. 48-53.
  8. Фалалеев С.В., Новиков Д.К., Балякин В.Б., Седов В.В. Торцовые газодинамические уплотнения. Самара: Самарский научный центр РАН, 2013. 300 с.
  9. 8. Фалалеев С.В. Чегодаев Д.Е. Торцовые бесконтактные уплотнения
  10. двигателей летательных аппаратов: основы теории и проектирования. М.: МАИ, 1998. 274 с.
  11. 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.
  12. 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.
  13. 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
  14. Murzin S.P. Increasing the efficiency of laser treatment of materials
  15. using elements of computer optics // Journal of Advanced Materials. 2003. V. 10, no. 2. P. 181-185.
  16. 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.
  17. 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.
  18. Мурзин С.П., Осетров Е.Л., Никифоров А.М. Сварка жаропрочных
  19. и жаростойких сплавов на никелевой основе импульсным лазерным излучением // Известия Самарского научного центра РАН. 2008. Т. 10, № 3. С. 884-886.
  20. 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.
  21. 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.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Вестник СГАУ, 2015

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах