Сотрудниками Института физики прочности и материаловедения (ИФПМ) СО РАН изучен механизм  формирования структуры приповерхностных областей композита WC-сталь Гадфильда после скольжения по стальному диску со скоростями от 10 до 37 м/с.

Показано, что максимальный антифрикционный эффект в условиях высокоскоростного скольжения обусловлен in situ генерируемым FeWO₄, обеспечивающим снижение коэффициента трения от ~0,17 до ~0,07 при скольжении со скоростью 10 и 37 м/с, соответственно. Скорость скольжения оказывала влияние на структуру подповерхностной области и толщину трибослоев. При скольжении со скоростью 10 и 20 м/с образовывались микронные механически перемешанные слои толщиной 3–4 мкм, износ которых происходил в основном за счёт подповерхностного разрушения и адгезионного отслаивания. При скорости 30-37 м/с формировались бездефектные трибослои толщиной 10–15 мкм, а нижележащие зоны содержали фрагментированные и деформированные зерна WC. Такая структура обеспечивала пластифицирующий эффект при скольжении, поэтому износ происходил преимущественно за счёт интенсивного пластического течения. Показано, что уменьшение коэффициента трения с увеличением скорости скольжения было связано с явлением трибологической адаптации за счёт образования самовосстанавливающегося микрокомпозитного защитного пластифицированного слоя, состоящего из мелких частиц WC и оксидов железа, сцементированных образующимся in-situ FeWO₄.

Обнаруженный механизм трибологической адаптации должен способствовать успешному применению композитов WC-сталь Гадфильда в различных отраслях промышленности.

Работа выполнена в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, тема номер FWRW-2021-0006. Результаты исследования опубликованы в журнале Lubricants (IF: 3.5, Q2 в категории Mechanical Engineering – по данным SJR).

Источник: ИФПМ СО РАН.