Влияние магнитного поля на структуру полимерных медьсодержащих композитов для узлов стационарного трения

Исследовано влияние предварительной обработки импульсным магнитным полем на композиционную смесь порошков (политетрафторэтилен,  порошок медный стабилизированный, базальтовое волокно, дисперсная неорганическая фрикционная добавка) для получения прессованных полимерных фрикционных материалов. Для обработки использовался экспериментальный прибор ИМИ-И. Варьировались напряженность магнитного поля, количество импульсов и их полярность. Методом оптической микроскопии исследовано изменение структуры поверхности композиционного материала после прессования, разрезки, а также поверхности после испытаний на трение. Установлено существенное влияние магнитного поля на структуру образцов. Повышается однородность свободной поверхности, снижается пористость, существенно изменяется морфология и повышается возможность визуализации фаз. Отмечено изменение поверхности среза, сформированной инструментом при разрезке кольцевой заготовки на отдельные образцы. Обработка в магнитном поле приводит к формированию менее развитого рельефа поверхности; эффект интенсифицируется при увеличении количества импульсов от двух до четырех, а также при увеличении напряженности поля. Значительно изменяется морфология поверхности трения: обработка способствует снижению  различий между периферийной областью и центром образца. Пленки переноса формируются существенно менее интенсивно. Полимерная фаза не демонстрирует наличия вязких участков. Рентгеноструктурным анализом исследован фазовый состав и изменение статических смещений атомов из положений равновесия. Установлено, что фазовый состав материала под влиянием магнитной обработки не  изменяется. Показано, что предварительная обработка композиционной смеси магнитным полем влияет на статические смещения атомов из положений равновесия в медной фазе. Обработка в магнитном поле способствует формированию равновесной структуры меди за счет совершенствования кристаллической решетки. Установлено, что эффект воздействия в наибольшей степени зависит от количества импульсов и их полярности. Наиболее эффективным является применение однополярного импульса.  

1. Моргунов, Р. Б. Спиновая микромеханика в физике пластичности / Р. Б. Моргунов // Успехи физических наук. 2004. Т. 174, № 2. С. 131–153. https://doi.org/10.3367/ufnr.0174.200402c.0131.

2. Волчков, И. С. Влияние слабых магнитных полей на электрические свойства кристаллов CdT / И. С. Волчков, В. М. Каневский, М. Д. Павлюк // Письма в ЖЭТФ. 2018. Т.107. Вып. 4. С. 276–279. https://doi.org/10.7868/S0370274X18040124.

3. Физическая кинетика движения дислокаций в немагнитных кристаллах: взгляд через магнитное окно / В. И. Альшиц, Е. В. Даринская, М. В. Колдаева [и др.] // Успехи физических наук. 2017. T. 187. С. 327–341. https://doi.org/10.3367/UFNr.2016.07.037869.

4. Головин, Ю. И. Магнитопластичность твердых тел (Обзор) / Ю. И. Головин // Физика твердого тела. 2004. Т. 46. Вып. 5. С. 76–803.

5. Improvement of the wear Resistance of Nickel Aluminium Bronze and 2014-T6 Aluminium Alloy by Application of Alternating Magnetic Field Treatment / S. Akrama, A. Babutskyi, A. Chrysanthou [et al.] // Wear. 2021. Vol. 480–481. Art. 203940. https://doi.org/10.1016/j.wear.2021.203940.

6. Licai, Fu. Effect of Applied Magnetics Field on Wear Behaviour of Martensitic Steel / Licai Fu, Lingping Zhou // Journal of Materials Research and Technology. 2019. Vol. 8, No 3. P. 2880–2886. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2018.07.026.

7. Икромов, Н. А. Исследование влияния магнитного поля на физико-механические свойства композиционных полимерных покрытий / Н. А. Икромов // Вестник КГУ. 2015. № 3: Сер. Технические науки. Вып. 10. С. 97–99.

8. Влияние неоднородного магнитного поля на физические свойства металлосодержащих полимерных композитов / В. Н. Билык, Г. В. Кирик, О. Г. Медведовская [и др.] // Металлофизика и новейшие технологии. 2014. Т. 36, № 12. С. 1641–1650.

9. Влияние постоянного магнитного поля на структуру и свойства композитов на основе несовместимых полимеров / В. А. Виленский, Ю. Ю. Керча, Г. Е. Глиевая, В. А. Овсянкина // Высокомолекулярные соединения. Сер. А. 2005. Т. 47, № 12. С. 2130–2139.

10. Microstructure and Wear Resistance of Electromagnetic Field Assisted Multi Layer Laser Clad Fe901 Coating / Lei Huanga, Jianzhong Zhou, Jiale Xu [et al.] // Surface & Coatings Technology. 2020. No 395. P. 125–876. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.125876.

11. Влияние обработки высокочастотным электромагнитным полем на динамические механические и триботехнические характеристики фрикционных композитов с термореактивной полимерной матрицей / В. П. Сергиенко, С. Н. Бухаров, А. Г. Анисович [и др.] // Трение и износ. 2021. Т. 42, № 6. С. 619–628. https://doi.org/10.32864/0202-4977-2021-42-6-619-628.

12. Модифицирование физико-механических свойств фрикционных композитов с полимерной матрицей воздействием модулированного по амплитуде высокочастотного электромагнитного поля / В. В. Ажаронок, А. Г. Анисович, В. В. Биран [и др.] // Электронная обработка материалов. 2014. Т. 50, № 3. С. 16–22.

13. Влияние обработки в магнитном поле на трибоакустические характеристики медьсодержащих полимерных фрикционных композитов / В. П. Сергиенко, С. Н. Бухаров, А. Г. Анисович [и др.] // Трение и износ. 2024. Т. 45, № 3.С. 187–198. https://doi.org/10.32864/0202-4977-2024-45-3-187-198.

14. Прибор для измерения магнитной индукции ферромагнитных стержней в процессе импульсного намагничивания перемагничивания / З. М. Короткевич, В. Ф. Матюк, В. Л. Цукерман, А. А. Осипов // Приборостроение 2013: материалы 6-й Междунар. науч.-техн. конф. Минск, 20–22 нояб. 2013 / редкол.: О. К. Гусев (председатель) [и др.]. Минск: БНТУ, 2013. C. 70–72.

15. Анисович, А. Г. Искусство металлографии: использование методов оптического контрастирования / А. Г. Анисович // Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі. Сер. фізіка-тэхнічных навук. 2016. № 1. С. 36–42.

16. Миркин, М. И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов / М. И. Миркин. М.: Гос. изд-во физ.-мат. лит., 1961. 862 с.

17. Структурообразование в меди под воздействием импульсного магнитного поля / Г. Н. Здор, Р. Л. Тофпенец, А. Г. Анисович, И. А. Зарецкий // Известия Российской академии наук. Сер. физическая. 1995. Т. 59, № 10. С. 65–71.

18. Давыдов, С. В. Эффективность магнитно-импульсной обработки / С. В. Давыдов // Вестник Брянского государственного технического университета. 2007. № 3. С. 89.

19. Gurskii, Z. The Role of Atomic Static Displacements in Binary-Alloy Formation / Z. Gurskii, J. Krawczyk // Physica B: Condensed Matter. 2003. Vol. 337, No 1–4. P. 255–265. https://doi.org/10.1016/S0921-4526(03)00412-5.

20. Cayron, C. Continuous Atomic Displacements and Lattice Distortion During Fcc-Bcc Martensitic Transformation / C. Cayron // Acta Materialia. 2015. Vol. 96. Р. 189–202. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2015.06.010.

21. Feng, Peng. Modulated Fluctuation of Atomic Displacement in a Crystal with a Single Impurity / Feng Peng // Physica B: Condensed Matter. 2006. Vol. 373, No 3. P. 194–197. https://doi.org/10.1016/j.physb.2005.11.166.

22. Михайлов, Ю. Н. Длинноволновые статические смещения атомов в сплавах γ-FeNi / Ю. Н. Михайлов, С. Ф. Дубинин // Физика твердого тела. 2004. Т. 46. Вып. 12. С. 2113–2118.

23. Жданов, Г. С. Физика твердого тела / Г. С. Жданов. М.: МГУ, 1961. 502 с.

24. Анисович, А. Г. Изменение теплового состояния диамагнитных металлов под воздействием магнитного поля / А. Г. Анисович, Е. И. Марукович, Т. Н. Абраменко // Металлы. 2003. № 6. С. 108–110.