INNOVATION TECHNOLOGIES FOR WEAR RESISTANCE INCREASE IN HEAVY LOADED TRIBOSYSTEMS BY FORMING THEIR SURFACE LAYER STRUCTURE AND PROPERTIES

Abstract

The article views fundamentally different scientific approaches to the study and processes control for metallopolymer friction units tribocontacts and, separately, for metal ones. The article presents the developed criteria for the choice of fillers in the composite: for example, in antifriction interfaces, it is a mechanism that forms secondary structures (friction transfer films); in friction interfaces, it is the introduction of reinforcing elements into a polymer composite, that, as a result of friction, can penetrate into the metal counterbody and strengthen it. At the same time, the strength characteristics were evaluated by quantum chemical calculations and experimental confirmation by X-ray electron and Auger electron spectroscopy (AES) data. As for the wear resistance increase in metal-to–metal tribosystems by traditional methods – electric arc metallization, gas-flame coating, detonation-gas, plasma, etc., they do not properly ensure stable operations of tribosystems. Currently, the most promising techniques used for surface modification and hardening are vacuum ion-plasma technologies. The ideas of applying thin-film coatings are based on techniques based on both physical processes (physical vapor deposition with PVD coating) and chemical principles (chemical deposition from the gas phase – CVD process). The PVD- method involves the transfer of the coating material to a vaporous state, followed by its delivery to the sample and vapor deposition on it. When using CVD methods, the coating on the sample is transferred from carbonites, organometallics, etc. The paper presents the results of research for finding the dependence of the physico-mechanical and tribological properties of coatings –PVD, DLC, high-entropy or combined, on the technological parameters of application.

About the authors

Vladimir Ivanovich Kolesnikov

Rostov State University of Railway Engineering

ORCID iD: 0000-0003-4323-9268

Igor Vladimirovich Kolesnikov

Rostov State University of Railway Engineering

ORCID iD: 0000-0002-3265-0871

Dmitry Sergeevich Manturov

Rostov State University of Railway Engineering

ORCID iD: 0000-0002-9977-6997

Aleksandr Ivanovich Voropaev

Rostov State University of Railway Engineering

ORCID iD: 0000-0001-7564-8803

References

  1. Poate J.M. Surface modification and alloying by laser, ion, and electron beams / J.M. Poate, G. Foti, D.C. Jacobson. New York: Plenum Press, 1983. 243 p.
  2. Сыркин В.Г. CVD-метод – химическое парофазное осаждение / В.Г. Сыркин. Москва: Наука, 2000. 47 с.
  3. Повышение износостойкости металлических и металлополимерных трибосистем путём формирования структуры и свойств их поверхностного слоя / И.В. Колесников, П.Д. Мотренко, В.И. Колесников, Д.С. Мантуров. М. : ВИНИТИ РАН, 2021. 168 с.
  4. Теоретико-экспериментальные исследования закономерностей изменения структурно-фрикционных свойств поверхностных слоев металлополимерных трибосистем. Разработка методов повышения износостойкости / И.В. Колесников, П.Д. Мотренко, В.И. Колесников, Е.С. Новиков. М. : ВИНИТИ РАН, 2022. 136 с.
  5. Колесников И.В. Системный анализ и синтез процессов, происходящих в металлополимерных узлах трения фрикционного и антифрикционного назначения / И.В. Колесников. М. : ВИНИТИ РАН. 2017. 384 с.
  6. Колесников В.И., Мигаль Ю.Ф., Доронькин В.Н., Новиков Е.С., Колесников И.В. Взаимодействие атомов примесных и легирующих элементов с поверхностью зерен в стали // Вестник Южного научного центра РАН. 2012. Т. 8, № 4. С. 27–33.
  7. Nanoindentation / Fischer-Cripps A.C. (Ed.). New York: Springer-Verlag. 2004; https://doi.org/10.1007/978-1-4757-5943-3.
  8. Yeh J.W. Alloy Design Strategies and Future Trends in High-Entropy Alloys. JOM. – 2013. Vol. 65. P. 1759–1771. https://doi.org/10.1007/s11837-013-0761-6
  9. Многокомпонентные и высокоэнтропийные сплавы и нитридные покрытия на их основе / А.Д. Погребняк. Ф.Ф. Комаров, В.М. Береснев, С.В. Константинов, Г.А. Салищев. М.: ЛЕНАНД, 2021. 336 с.
  10. Нерушев О.А., Сухинин Г.И. Кинетика образования фуллеренов при электродуговом испарении графита // ЖТФ. 1997. Т. 67, № 2. С. 41–49.
  11. Komarov F.F. Carbon Nanotubes: Present and Future / F.F. Komarov, A.M. Mironov // Physics and Chemistry of Solids. 2004. Vol. 5, No. 3. P. 411–429.
  12. Miyake S. Evaluation of protuberance and groove formation in extremely thin DLC films on Si substrates due to diamond tip sliding by atomic force microscopy / Shojiro Miyake, Shohei Yamazaki // Wear. 2014. Vol. 318. P. 135–144.
  13. Тополянский П.А. Плазменные технологии упрочнения // РИТМ Машиностроения. 2016. № 3. С. 28–32.
  14. Senthilkumar R. Experimental investigation on carbon nano tubes coated brass rectangular extended surface / Rajendran Senthilkumar, Sethuramalingam Prabhu, Marimuthu Cheralathan // Applied Thermal Engineering. 2013. Vol. 50. P. 1361–1368.
  15. Ion-beam-deposited polycrystalline diamond-like films / E.G. Spencer, P.H. Schmidt, D.C. Joy, F.J. Sansalone // Appl. Phys. Lett. 1976. Vol. 29. P. 118–120.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».