ВВЕДЕНИЕ ......................................................................................................................5
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР ....................................................................................... 13
1.1 Бериллиевая бронза БрБ2 (состав, свойства, термическая обработка,
применение). .................................................................................................................... 13
1.2 Трибологическое поведение медно-бериллиевых сплавов ................................. 19
1.3 Методы повышения износостойкости меди и медных сплавов путем нанесения
покрытий.......................................................................................................................... 22
1.3.1 Методы нанесения покрытий ............................................................................................. 22
1.3.2 Повышение износостойкости медно-бериллиевых сплавов ................................ 26
1.4 Трение и износ покрытий при наложении электрического тока ........................ 31
1.4.1 Основные характеристики трения и износа в условиях токосъема .................. 31
1.4.2 Влияние рабочих параметров на трение и износ при токосъеме ....................... 35
1.5 Постановка задачи ................................................................................................. 43
2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ .................................................. 45
2.1 Материалы исследования ...................................................................................... 45
2.2 Нанесение покрытий методом вакуумно-дугового плазменного осаждения в
вакуумной камере............................................................................................................ 47
2.3 Структурные методы исследования ..................................................................... 51
2.4 Методика испытаний на трение ........................................................................... 52
2.4.1 Методика испытаний на трение бериллиевой бронзы без покрытий .............. 52
2.4.2 Методика испытаний на трение бериллиевой бронзы с покрытиями ...... 53
2.5 Испытания на микротвердость и скретч-тестирование .................................. 54
3
3 ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРНОГО СОСТОЯНИЯ НА ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ
СВОЙСТВА МЕДНО-БЕРИЛЛИЕВОГО СПЛАВА ............................................... 56
3.1 Структурные исследования закаленной и состаренной бериллиевой бронзы до
триботехнических испытаний ........................................................................................ 56
3.2 Структурные исследования медно-бериллиевого сплава БрБ2, полученного
методом проволочной электронно-лучевой 3D-печати ................................................ 58
3.3 Эволюция структуры поверхностного слоя бериллиевой бронзы при трении
скольжения с наложением электрического тока и без него .......................................... 61
3.4 Анализ механизма изнашивания бериллиевой бронзы в закаленном и
состаренном состояниях ................................................................................................. 66
Заключение к главе 3 .................................................................................................. 70
4 СТРУКТУРА И ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИОННО-
ПЛАЗМЕННЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ МЕДИ И ТИТАНА,
ОСАЖДАЕМЫХ НА ПОВЕРХНОСТЬ МЕДНО-БЕРИЛЛИЕВОГО СПЛАВА
ПЛАЗМЕННЫМ ВАКУУМНО-ДУГОВЫМ МЕТОДОМ ...................................... 72
4.1. Структурные исследования и элементный состав покрытий на основе меди и
титана ............................................................................................................................... 72
4.2 Скретч-тестирование бериллиевой бронзы с покрытиями Cu-Ti ....................... 77
4.3 Трибологическое поведение бериллиевой бронзы с покрытиями Cu-Ti ........... 79
Заключение к главе 4 .................................................................................................. 87
5 СТРУКТУРА И ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИОННО-
ПЛАЗМЕННЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ НИТРИДОВ ТИТАНА И ХРОМА,
ОСАЖДАЕМЫХ НА ПОВЕРХНОСТЬ МЕДНО-БЕРИЛЛИЕВОГО СПЛАВА
ПЛАЗМЕННЫМ ВАКУУМНО-ДУГОВЫМ МЕТОДОМ ...................................... 89
4
5.1 Структурные исследования и элементный состав однослойного TiN и
многослойных CrN/TiN покрытий, осажденных на поверхность бериллиевой
бронзы ..................................................................................................................... 89
5.2 Скретч-тестирование бериллиевой бронзы с однослойным TiN многослойными
CrN/TiN покрытиями ...................................................................................................... 93
5.3 Трибологическое поведение бериллиевой бронзы с однослойным TiN и
многослойными CrN/TiN покрытиями .......................................................................... 97
Заключение к главе 5 ................................................................................................ 104
6 ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИОННО-ПЛАЗМЕННЫХ ПОКРЫТИЙ
TiN И CrN, НАНЕСЕННЫХ НА БЕРИЛЛИЕВУЮ БРОНЗУ, ПРИ
СКОЛЬЖЕНИИ С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ И БЕЗ НЕГО ........................ 105
6.1 Структурные исследования TiN и CrN покрытий с подслоем из меди и титана,
осажденных на поверхность бериллиевой бронзы ...................................................... 105
6.2 Скретч-тестирование бериллиевой бронзы с покрытиями TiN и CrN на подслое
Cu-Ti ............................................................................................................................... 108
6.3 Трибологическое поведение бериллиевой бронзы с покрытиями TiN и CrN на
подслое Cu-Ti в условиях наложения электрического тока и без него ...................... 110
Заключение к главе 6 ................................................................................................ 115
7 ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ . 117
ВЫВОДЫ ..................................................................................................................... 119
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ......................................................................................... 120
ПРИЛОЖЕНИЕ A ......................................................................................................... 142
