Математические модели внедрения стального шарообразного индентора в титановый сплав при трении в биологических смазочных средах

В работе приведены результаты исследования влияния биологических смазочных сред на трибологические свойства пары трения «сталь – титановый сплав». Трибологические испытания проводились при вдавливании (царапании) на пути трения 2 мм с увеличением
нагрузки от 0,030 до 10 Н на приборе MicroIndentation Tester CSM. Исследования проводили при различных условиях: сухое трение, с гиалуроновой кислотой и с биологическим маслом. Установлено, что смазочные среды биологического происхождения создают граничные смазочные слои на поверхностях трения и способны уменьшать изнашивание вследствие микрорезания. Реализована разработка и экспериментальная проверка математической модели, выражающей зависимость глубины внедрения от пути трения и других параметров.

1. Tomoyuki Kaya. Recent developments in Research, production and application of titanium in Japan / Kaya Tomoyuki // Ti-2007. Science and technology. Proceedings of the 11th World conference on titanium. Kyoto. Japan. 2007. pp. 49–56.

2. Wang Hao. Overview and prospect of the world titanium emerging applications market / Hao Wang // Ti-2011. Science and technology. Proceedings of the 12th World conference on titanium. Beijing. China. 2011. pp. 2227–2231.

3. Niinomi Mitsuo Recent trends in titanium research and development in Japan / MitsuoNiinomi // Ti-2011. Science and technology. Proceedings of the 12th World conference on titanium. Beijing. China. 2011. pp. 30–37.

4. Niinomi Mitsuo, Kazuo Kagami. Recent topics of titanium research and development in Japan / MitsuoNiinomi, Kazuo Kagami // Ti-2015. Science and technology. Proceedings of the 13th World conference on titanium. SanDiego. USA. 2016. pp. 27–40.

5. Jing Li, Jianzhong Zhou, Aixin Feng, Shu Huang, XiankaiMeng, Yunhui Sun, Yunjie Sun, Xuliang Tian and Yu Huang, Investigation on mechanical properties and microstructural evolution of TC6 titanium alloy subjected to laser peening at cryogenic temperature, Materials Science & Engineering A, 734, 2018, pp. 291–298.

6. L.C. Zhou, Y.H. Li, W.F. He, G.Y. He, X.F. Nie, D.L. Chen, Z.L. Lai, Z.B. An, Deforming TC6 titanium alloys at ultrahigh strain rates during multiple laser shock peening, Materials Science & Engineering A. 578 (2013) 181–186.

7. R. Shi, Z.H. Nie, Q.B. Fan, F.C. Wang, Y. Zhou, X. Liu, Correlation between dislocationdensity- based strain hardening and microstructural evolution in dual phase TC6 titanium alloy, Materials Science & Engineering A. 715 (2018), 101–107.

8. Ночовная Н.А., Ширяев А.А. Влияние режимов термической обработки на механические свойства и структуру экспериментальной композиции высокопрочного псевдо-𝛽-титанового сплава // Труды ВИАМ. 2018. № 6 (66). С. 22–29.

9. Sokolov S.A., Plotnikov D.G., Grachev A.A., Lebedev V.A. Evaluation of loads applied on engineering structures based on structural health monitoring data. International Review of Mechanical Engineering, 2020, 14(2), С. 146–150.

10. Skotnikova М.А., Krylov N.A., Ivanova G.V., Tsvetkova A.A. (2015) Structural and phase transformation in material of blades of steam turbines from titanium alloy after technological treatment. In: Lecture Notes in Control and Information Sciences. 22:93-101.

11. Shaboldo O.P., Vitorskii Y.M., Skotnikova М.А. (2017) Formation of the structure and properties of 𝛽-type titanium alloy upon thermomechanical treatment. Physics of Metals and Metallography 18:75-80.

12. Скотникова М.А., Иванова Г.В., Попов А.А., Паитова О.В. Локализация пластической деформации в ГПУ-кристаллах при вдавливании и царапании. Современное машиностроение: Наука и образование: материалы 6-й международной научно-практической конференции / Под ред. А.Н. Евграфова и А.А. Поповича. – СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2017.

13. с. 402–412.

14. Skotnikova M.A., Ivanova G.V., Strelnikova A.A. Macromechanism destruction of structurally and crystallographically textured titanium billets/ International Conference on Industrial Engineering. Springer, Cham, 2019. Pp. 1097–1105.

15. Skotnikova M.A., Strelnikova A.A., Ivanova G.V., Popov A.A. Syundyukov I.S. Localization of plastic deformation in austenitic steel at low-temperature cycling loading/ Lecture Notes in Mechanical Engineering, 2020. Pp. 175–182.

16. Skotnikova M.A., Krylov N.A. About the Nature of Dissipative Processes in Cutting Treatments of Titanium Vanes / Advances in Mechanical Engineering. Selected Contributions from the Conference “Modern Engineering: Science and Education”, Saint Petersburg, Russia, June 2016. Springer - Verlag. Berlin-Heidelberg. 2017. Pp. 115–124.

17. Cong Li, Like Qin, Ming Li, Hui Xiao, Qi Wang, Jian Chen, Influence of deformation strain rate on the mechanical response in a metastable b titanium alloy with various microstructures, Journal of Alloys and Compounds, Volume 815, (2020)

18. Белый А.В., Кукареко В.А., Кононов А.Г. и др. // Трение и износ. – 2008. – Т. 29. – № 6. – С. 571–577.

19. Чертовских С. В. Триботехнические характеристики ультрамелкозернистого титана и его сплавов: автореф. дис. . . . канд. техн. наук. – М., 2008.

20. В.М. Савостиков, А.И. Потекаев, А.Н. Табаченко, Е.Ф. Дударев, И.А. Шулепов, Физико-механические и трибологические свойства титановых сплавов с градиентным антифрикционным покрытием Ti–C–Mo–S, Известия высших учебных заведений. Физика. – 2012. – Т. 55. – № 9. – С. 71–77.

21. Breki, A.D., Chulkin, S.G., Gvozdev, A.E., Kuzovleva, O.V. On the evolution of mathematical models of friction sliding of solids // Chebyshevskii Sbornik this link is disabled, 2020, 21(4), С. 327–332.

22. Breki A.D., Gvozdev A.E., Kuzovleva O.V., Kuzovlev V.Yu. Empirical mathematical models of plasticity, strength and wear resistance of materials on the example of P18 steel // Chebyshevskii Sbornikthis link is disabled, 2020, 21(3), стр. 272–291.

23. Breki, A.D., Chulkin, S.G., Gvozdev, A.E., Kolmakov, A.G. Mathematical Simulation of the Sliding Friction of Silicon Carbide in an Aqueous Medium // Russian Metallurgy (Metally)this link is disabled, 2021, 2021(4), стр. 507–511.

24. Breki, A.D., Chulkin, S.G., Gvozdev, A.E., Kolmakov, A.G., Kuzovleva, O.V. Empirical Mathematical Model for the Wear Kinetics of Porous Gas-Thermal Coatings // Russian Metallurgy (Metally)this link is disabled, 2021, 2021(4), стр. 496–500.