многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной основе железа со структурой гексагонального -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов

Классы МПК:C22C38/02 содержащие кремний
C22C38/04 содержащие марганец
C22C38/10 содержащие кобальт
C22C38/12 содержащие вольфрам, тантал, молибден, ванадий или ниобий
C22C38/14 содержащие титан или цирконий
C22C33/02 порошковой металлургией 
C22C33/04 плавлением
B82B1/00 Наноструктуры
Патентообладатель(и):Волынова Тамара Федоровна (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2010-04-16
публикация патента:

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к литым и порошковым наноструктурированным высокопрочным метастабильным сплавам на основе железа со структурой гексагонального многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсита и изделиям из них. Сплав содержит в мас.%: углерод 0,001-0,3, марганец 5,0-44,0, азот 0,03-0,12, железо остальное, причем его структура содержит 5-95% фазы многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсит, остальное многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/947.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -аустенит и/или многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/945.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсит. Сплав может дополнительно содержать 0,5-8,0 мас.% кремния и/или кобальта и один или несколько элементов из группы: титан 0,06-1,0, ванадий 0,06-0,20 и ниобий 0,05-0,20. Сплав обладает высокими демпфирующими и антифрикционными свойствами, износостойкостью и эффектом памяти формы, что позволяет его использовать для изготовления изделий, обладающих эффектом самоорганизации наноструктурированных композиций на поверхностях интенсивного трения, эффектом самоупрочнения, самосмазывания, самогашения вибраций и шумов, применяемых для работы при нормальной и отрицательной температурах. 5 н. и 4 з.п. ф-лы, 13 ил., 4 табл. многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443795/2443795-5-s2.gif" BORDER="0">

Формула изобретения

1. Антифрикционный наноструктурированный износостойкий демпфирующий с эффектом памяти формы высокопрочный метастабильный сплав на основе железа со структурой гексагонального многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсита, содержащий марганец и углерод, отличающийся тем, что он дополнительно содержит азот при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Марганец5,0-44,0
Углерод 0,001-0,300
Азот0,03-0,12
Железо Остальное,


причем структура содержит 5-95% фазы многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсит, остальное многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/947.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -аустенит и/или многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/945.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсит.

2. Сплав по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кремний и/или кобальт при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Марганец5,0-44,0
Углерод 0,001-0,300
Азот0,03-0,12
Кремний и/или кобальт0,5-8,0
Железо Остальное

3. Сплав по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит один или несколько элементов из группы: титан, ванадий и ниобий при следующем соотношении, мас.%:

Марганец5,0-44,0
Углерод 0,001-0,300
Азот0,03-0,12
Титан 0,06-1,0
Ванадий0,06-0,20
Ниобий 0,05-0,20
ЖелезоОстальное

4. Сплав по п.2, отличающийся тем, что он дополнительно одержит один или несколько элементов из группы: титан, ванадий и ниобий при следующем соотношении, мас.%:

Марганец5,0-44,0
Углерод 0,001-0,300
Азот0,03-0,12
Кремний и/или кобальт0,5-8,0
Титан 0,06-1,0
Ванадий0,06-0,20
Ниобий 0,05-0,20
ЖелезоОстальное

5. Сплав по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что он дополнительно обладает twinning-эффектом.

6. Изделие, изготовленное с использованием антифрикционного наноструктурированного износостойкого демпфирующего с эффектом памяти формы высокопрочного метастабильного сплава на основе железа со структурой гексагонального многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсита по п.1.

7. Изделие, изготовленное с использованием антифрикционного наноструктурированного износостойкого демпфирующего с эффектом памяти формы высокопрочного метастабильного сплава на основе железа со структурой гексагонального многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсита по п.2.

8. Изделие, изготовленное с использованием антифрикционного наноструктурированного износостойкого демпфирующего с эффектом памяти формы высокопрочного метастабильного сплава на основе железа со структурой гексагонального многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсита по п.3.

9. Изделие, изготовленное с использованием антифрикционного наноструктурированного износостойкого демпфирующего с эффектом памяти формы высокопрочного метастабильного сплава на основе железа со структурой гексагонального многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсита по п.4.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к традиционной и порошковой, к литым и порошковым сплавам на основе железа и системы железо-марганец со структурой гексагонального многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443795/941.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсита, антифрикционным наноструктурированным износостойким демпфирующим с эффектом памяти формы высокопрочным метастабильным и изделиям с использованием данного сплава для работы при нормальной и отрицательных температурах с универсальным применением в конструкциях общего и специального машиностроения.

Сущность изобретения. Предложен многофункциональный антифрикционный наноструктурированный износостойкий демпфирующий с эффектом памяти формы высокопрочный сплав на метастабильной основе железа и системы Fe-Mn, отличающийся тем, что дополнительно содержит азот при следующем соотношении компонентов, мас.%:

марганец5,0-44,0
углерод 0,001-0,3
азот0,03-0,12
железо остальное,

причем структура содержит 5-95% фазы многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсит, остальное фазы многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/947.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -аустенит и/или многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/945.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсит.

Сплав может дополнительно содержать, мас.%:

кремний и/или кобальт 0,5-8,0
один или несколько элементов из группы, содержащей: многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/8202.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle">
титан 0,06-1,0
ванадий 0,06-0,2
ниобий0,05-0,20

Заявляемый сплав отличается тем, что обладает twinning-эффектом.

Предложенное изделие, выполненное целиком и/или содержащее рабочую поверхность из антифрикционного наноструктурированного износостойкого демпфирующего с эффектом памяти формы высокопрочного метастабильного сплава на основе железа со структурой гексагонального многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсита, отличающееся тем, что оно выполнено из этого сплава, содержащего, мас.%: марганец 5,0-44,0, углерод 0,001-0,3, азот 0,03-0,12, железо остальное и имеющего структуру, содержащую 5-95% фазы многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсита, остальное метастабильные фазы многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/947.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -аустенит и/или многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/945.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсит. Сплав может дополнительно содержать кремний и/или кобальт при следующем соотношении компонентов, мас.%: 0,5-8,0, а также один или несколько элементов из группы, содержащей титан 0,06-1,0, ванадий 0,06-0,20, ниобий 0,05-0,20 (фиг.8-13), обеспечивающий заявляемым изделиям уникальный комплекс свойств: эффект самоорганизации наноструктурированных композиций, эффект самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, эффект самогашения вибраций и шумов.

Изобретение иллюстрируется графиками.

Фиг.1 - фазовая диаграмма железомарганцевых сталей и сплавов, полученных методами традиционной и порошковой металлургии, в заявленном интервале содержания марганца 5-44%.

Фиг.2 - структура гексагонального многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсита системы Fe-Mn в состоянии после закалки (×1000).

Фиг.3 - сравнительные механические и антифрикционные свойства заявляемых наноструктурированных и стандартно применяемых антифрикционных материалов.

Фиг.4 - изменение трибологических и диссипативных свойств железомарганцевых сплавов в зависимости от содержания марганца.

Фиг.5 - изменение структурного и фазового состава на поверхностях интенсивного трения.

Фиг.6 - изменение структуры и фазового состава, микротвердости по глубине упрочненного наноструктурированного слоя антифрикционного сплава на основе метастабильного многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсита.

Фиг.7 - фрактограммы поверхностей изломов ударных образцов многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/945.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -, многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> - и многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/947.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -сплавов системы Fe-Mn при температурах верхнего (а, в, д) и нижнего (б, г, е) порогов хладноломкости (×1000).

Фиг.8 - детали, изготовленные из нового класса антифрикционных наноструктурированных материалов. Втулка двигателя.

Фиг.9 - втулка системы гидропривода.

Фиг.10 - подпятник системы гидропривода.

Фиг.11 - шестерня - вал масляного насоса с модулем зуба 2,5-3,5.

Фиг.12 - втулка масляного насоса.

Фиг.13 - детали двигателя: фланцы, ступицы, сепараторы, втулки, стаканы, ниппели, уплотнения.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к традиционной и порошковой, и касается антифрикционных наноструктурированных износостойких демпфирующих с эффектом памяти формы высокопрочных метастабильных сплавов как литых, так и порошковых на основе железа, содержащих марганец в качестве основного легирующего элемента, отличающихся тем, что дополнительно содержат азот, а также изделий, выполненных из заявляемых сплавов. Заявляемые сплавы могут быть получены в виде отливок, поковок, листа или сортового проката, в виде порошка и компактных изделий из них.

Присутствие марганца в заявляемых сплавах в качестве основного легирующего элемента не является достаточным условием для достижения заявляемого комплекса физико-механических и специальных свойств. Необходимыми условиями являются: наличие в исходной структуре фазы многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсит с гексагональной плотноупакованной (ГПУ) решеткой, образующейся при закалке по реакции многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/947.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443034/8594.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> (мартенсит охлаждения); оптимальное соотношение в исходной структуре метастабильных фаз многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/947.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -аустенит и многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсит, обеспечивающих формирование ультрадисперсных фаз деформации, состоящих из мартенсита деформации, образованного по реакциям многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/947.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443034/8594.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> , многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/947.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443034/8594.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/945.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> , многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/947.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443034/8594.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443034/8594.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/945.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> (tripp-эффект), и двойников деформации и дефектов упаковки высокой дисперсности и плотности (twinning-эффект) [монография «Высокомарганцовистые стали и сплавы», Т.Ф.Волынова, М.: Металлургия, 1988 г. 343 с.].

Присутствие азота в заявляемых сплавах обеспечивает повышение прочности, твердости, пластичности, износостойкости как в состоянии после закалки, так и после холодной деформации. Азот измельчает зерно и снижает склонность к росту зерна при нагреве под закалку; оказывает влияние на морфологию и химический состав упрочняющих фаз - нитридов и карбонитридов, количество и степень дисперсности которых возрастает с увеличением содержания азота. Азот снижает уровень энергии дефекта упаковки марганцовистого аустенита, что приводит к повышению дисперсности структур деформации: расщепленные подвижные дислокации высокой плотности, связанные с дефектами упаковки и двойниками деформации [монография «Высокоазотистые стали. Металлургия под давлением», Цоло В.Рашев, София.: Издательство Болгарской АН, 1995 г. 268 с.].

Впервые получены сплавы на основе системы Fe-Mn, содержащие максимально возможное количество многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсита (до 95%) (фиг.1, 2), на основе которых разработаны заявляемые составы. Аналогов в мировой и отечественной практике нет.

Поскольку железомарганцевые сплавы с заявляемым уникальным комплексом свойств как в мировой, так и в отечественной практике не применялись, аналоги и прототип выбирались по следующим признакам: назначению (антифрикционные, демпфирующие, с эффектом памяти формы), по уровню прочности; содержанию марганца; содержанию многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсита в структуре.

Антифрикционные сплавы. Известные антифрикционные материалы для узлов трения скольжения: чугуны, бронзы, легкоплавкие сплавы - баббиты на основе свинца, олова, цинка или алюминия. Лучшими антифрикционными материалами являются бронзы, а из бронз - оловянистые (~10% Sn). Однако бронзы не могут выдержать больших давлений из-за низкой прочности (фиг.3) (при изменении плотности порошковых сплавов от 15 до 80% предел прочности - многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/963.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> в изменяется от 10 до 120 МПа у оловянистых и до 320 МПа у алюминиевых бронз) и из-за сравнительно небольшого нагрева (низкая температура плавления). К тому же бронзы состоят из таких дефицитных элементов, как медь, олово, свинец, и детали, изготовленные из бронз, очень дороги. Бронзы уступают заявляемым сплавам по диссипативным свойствам - декремент затухания заявляемых сплавов многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443069/936.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> =40%, штатных бронз <5%. Второе место после бронзовых занимают подшипники из сплавов железа, в их числе порошковые и чугуны. Прочность чугунов достигает 500 МПа (фиг.3), однако их применение ограничено невысокими нагрузками и малыми скоростями. Одни из последних - подшипники на основе алюминия, широко применяемые для двигателей внутреннего сгорания.

Теоретические предпосылки использования особенностей структуры многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсита, имеющего ГПУ-решетку, в качестве основы при разработке нового класса антифрикционных материалов, а также демпфирующих и с эффектом памяти формы [монография «Высокомарганцовистые стали и сплавы», Т.Ф.Волынова, Металлургия, 1988 г., 343 с.]:

- соотношение осей с/многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/945.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> =1,604, близкое к идеальному, обеспечивающее наименьшее число действующих систем скольжения и преимущественное развитие базисного скольжения (наименьший коэффициент трения при идеальном соотношении с/многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/945.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> =1,63);

- нестабильность структурных составляющих системы Fe-Mn, наличие в системе всех трех известных для сплавов на железной основе мартенситных превращений (многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/947.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443034/8594.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> , многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/947.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443034/8594.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/945.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> , многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/947.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443034/8594.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443034/8594.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/945.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> ), которые могут происходить одновременно и обеспечивать самоорганизацию наноструктурированных композиций на поверхностях интенсивного трения;

- низкий уровень энергии дефекта упаковки марганцовистого аустенита, обеспечивающие возможность образования высокой степени дисперсности дефектов упаковки и двойников деформации метастабильных наноструктур деформации - twmning-эффект.

Результаты эксперимента подтвердили теоретические предпосылки: установлена четко выраженная корреляция между коэффициентом трения, износостойкостью и количеством многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсита; материалы с гексагональной структурой по сравнению с другими решетками (ОЦК и ГЦК) имеют более высокую износостойкость: интенсивность изнашивания I=0,018 для многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -сплавов, I=0,045 для многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/945.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -сплавов, I=0,083 мг/м2м для многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/947.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -сплавов) и более низкий коэффициент трения (Фиг.4).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату, по составу и структуре к заявляемому сплаву является антифрикционный сплав на основе железа [3]. В сплаве-прототипе [3] данных по демпфирующим свойствам и эффекту памяти формы, по морфологии и кинетике формирования наноструктурированных композиций на поверхностях трения, обеспечивающих повышение трибологических свойств заявляемых сплавов (твердости, износостойкости, коэффициента трения) и уникальных свойств изделий, изготовленных из этих сплавов, нет.

Сплав [3] содержит, мас.%

марганец10,0-33,0
углерод 0,002-0,20
железоостальное

может дополнительно содержать, мас.%:

кремний и/или кобальт 0,5-8,0

Сплав-прототип обладает следующими свойствами: предел прочности: многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/963.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> в=600-850 МПа при коэффициенте трения К ТР.БЕЗ СМАЗКИ=0,25-0,35, КТР. СО СМАЗКОЙ=0,01. Недостатком сплава-прототипа [3], как конструкционного материала, является несоответствие уровня конструкционной прочности все возрастающим требованиям к антифрикционным материалам по скоростям скольжения и удельным нагрузкам в узлах трения современных механизмов и машин. Задача повышения прочности в сплаве-прототипе и заявляемом решена через увеличение количества многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсита за счет легирования кобальтом (0,5-8,0) и/или кремнием (0,5-8,0), и обеспечивающего для сплава-прототипа уровень прочности многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/963.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> в=600-850 МПа, недостаточный для заявляемого сплава. Задача дополнительного повышения прочности в заявляемом сплаве на многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443002/916.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/963.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> в=50-100 МПа может быть решена через легирование азотом N, а также дополнительного легирования карбидо- и нитридообразующими: титаном, ниобием, ванадием (Ti, Nb, V), где впервые сочетание высокой прочности, низкого коэффициента трения и высокой износостойкости достигается за счет твердорастворного упрочнения и использования способности к упрочнению метастабильного марганцовистого аустенита за счет образования фаз деформации (известный tripp-эффект) и высокой степени дефектности двойников деформации и дефектов упаковки - twinnig-эффект, за счет самоорганизации управляемых наноструктурированных композиций на поверхности трения.

Известен антифрикционный порошковый материал на основе железа [1], содержащий, мас.%:

графит0,5-1,5
кремний 1,0-2,5
медь 21,0-26,0
марганец 7,5-11,5
олово1,0-2,5
железо остальное

Исходя из химического состава и плотности (20-30% пор) можно предположить, что данный материал обладает следующими механическими свойствами: многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/963.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> в=200-250 МПа; многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/948.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> <2%; Т50=(+400)-(+450)°С; КТР. БЕЗ СМАЗКИ=0,1; КТР. СО СМАЗКОЙ=0,006.

При низком коэффициенте трения существенным недостатком сплава [1] являются низкая прочность при почти нулевой пластичности, низкая технологичность и большие трудозатраты при изготовлении. При этом сплав [1] имеет ограничения по нагрузкам и скоростям скольжения и значительно уступает заявляемым сплавам по прочности и долговечности.

Известен антифрикционный материал на основе железа - литой чугун следующего состава [2], мас.%:

углерод2,8-3,6
кремний 2,1-3,8
марганец 0,7-1,2
сурьма 0,02-0,07
алюминий0,01-0,03
кальций 0,02-0,06
нитриды ванадия0,06-0,15
иттрий 0,002-0,01
железоостальное

Сплав [2] обладает следующими механическими и трибологическими свойствами: многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/963.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> В=334-556 МПа; КТР.=0,026-0,121. Исходя из химического состава индекс демпфирования составляет не выше 5%.

Порошковые спеченные сплавы на основе железа [1], как и литые чугуны [2], при удовлетворительных антифрикционных свойствах имеют ограничения в применении по скорости скольжения и нагрузке, при их возрастании недопустимо уменьшается толщина масляной пленки. Меньшая по сравнению с литыми подшипниками прочность обусловлена значительной пористостью порошковых сплавов, что вызывает повышенную чувствительность к ударам и давлению на кромку.

Химический состав заявляемых антифрикционных сплавов и прототипа [3] представлены в таблице № 1, механические и трибологические свойства - в таблице № 2.

Демпфирующие сплавы. Реализация высоких демпфирующих свойств заявляемых материалов на основе системы Fe-Mn обеспечивает самогашение и снижение уровня вибраций и шумов, возникающих при работе в узлах трения механизмов и машин, а следовательно, повышение вибрационной и динамической прочности, надежности, долговечности и срока службы изготовленных из заявляемых сплавов деталей узлов трения. Использование демпфирующих материалов позволяет воспрепятствовать передаче вибраций на основную конструкцию, улучшить экологические условия труда за счет снижения воздействия вредных колебаний и вибраций на человеческий организм. Способность гасить энергию механических колебаний этих сплавов обусловлена высоким внутренним трением.

Известные классические демпфирующие сплавы на основе Mg, Cu-Mn не получили широкого распространения в промышленности, а в качестве конструкционных не применяются, так как в большинстве случаев либо обладают низкими механическими или технологическими свойствами, либо элементы, входящие в их состав, являются дефицитными или дорогостоящими. Заявляемые сплавы превосходят по прочности классические демпфирующие в 2,5-5 раз: предел прочности магниевых сплавов многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/963.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> В=100-160 МПа, сплавов системы Mn-Cu - 400-500 МПа, заявляемых сплавов системы Fe-Mn многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443016/8805.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> 950 МПа.

Аналоги и прототип демпфирующих сплавов выбирались по тем же признакам, что и антифрикционных: уровню прочности, содержанию марганца и фазы многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсит.

Для достижения высокой демпфирующей способности заявляемых сплавов необходимыми и достаточными условиями являются: присутствие марганца в качестве основного легирующего элемента и наличие в структуре фазы многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443795/941.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсит с ГПУ решеткой. Демпфирующая способность железомарганцевых сплавов находится в прямой зависимости от количества фазы многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсит (Фиг. № 4). Повышение содержания фаз многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/945.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсит и/или многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/947.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -аустенит приводит к снижению диссипативных свойств. Отрицательное влияние многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/945.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсита с ОЦК решеткой сказывается на снижении способности к образованию дефектов упаковки и их подвижности, резком снижении демпфирующей способности, на повышении температуры порога хладноломкости.

Известна сталь для поглощения звука и вибраций [4], обладающая структурой со средней крупностью ферритного зерна, содержащая, мас.%:

марганец0,1-1,5
кремний 0,4-4,0
железо остальное

Исходя из химического состава можно предположить, что данная сталь обладает следующими механическими свойствами: многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/963.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> В=600-650 МПа; многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/948.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> =2-5%; Т50=+250°С.

Обладая ферритной структурой (объемно-центрированная кристаллическая решетка), данная сталь не испытывает мартенситных превращений и не имеет в структуре легкоподвижных двумерных дефектов типа дислокации или дефектов упаковки. Поэтому ее демпфирующая способность при относительной деформации ~10-3 равна Q-1 =(20-45)×10-4. Кремний в пределах 0,4-4,0 мас.% повышает твердость и прочность многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/945.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -твердого раствора и резко снижает горячую пластичность при прокатке. Кроме этого при содержании кремния больше 2 мас.% снижаются относительное удлинение и ударная вязкость, увеличивается хрупкость стали в холодном состоянии.

Химический и фазовый состав заявляемых демпфирующих сплавов и сплава-прототипа [3] приведены в таблице № 1, диссипативные и механические свойства - в таблице № 3.

Сплавы с эффектом памяти формы.

Для сплавов с эффектом памяти формы используют системы с термоупругим мартенситным превращением, которое наряду с эффектом памяти и сверхупругости обеспечивает высокие демпфирующие свойства. «Памятью формы» обладает сравнительно ограниченное число сплавов - это сплавы систем легирования Ni-Ti, Cu-Zn-Al, C-Al-Ni и некоторые сплавы на основе железа. Наиболее сильно этот эффект обнаруживается у интерметаллида NiTi. Система Fe-Mn интересна в том отношении, что в результате термической обработки (закалки) в сплавах этой системы могут возникать одновременно несколько упруго связанных модификаций мартенсита с различным чередованием плотно упакованных слоев.

Исходя из химического состава можно предположить, что сплав-прототип [3] имеет следующий уровень показателей эффекта памяти формы:

степень восстановления формы СВФ, % многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443002/8804.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> 2
температура начала мартенситного превращения МН, °С 20-50
гистерезис мартенситного превращения (МНН), °С 120-250

Сплав-прототип обладает высокими значениями МН (выше нормальной температуры). Повышение параметров восстановления формы сплавов системы Fe-Mn достигается за счет введения кремния и азота.

Известен классический сплав с обратимым эффектом памяти формы [5] - нитинол, содержащий, мас.%:

никель48-54
титан 52-46

для повышения термоциклической прочности сплав может содержать, мас.%:

углерод0,06-0,12
бор 0,001-0,5

Данный сплав обладает следующими механическими и специальными свойствами:

предел текучести, многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/963.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> 0,2, МПа 180-250
степень восстановления формы СВФ, % 6-8
температура начала мартенситного многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/8202.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle">
превращения МН, °С (-100)-(+120)
гистерезис мартенситного превращения (МНН ), °С30,
демпфирующая способность при малых амплитудах, % 5-10
при больших амплитудах 20-30

При высоких показателях демпфирования и эффекта памяти формы существенный недостаток нитинола - низкая конструктивная прочность (многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/963.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> 0,2) и низкие технологические свойства, малый гистерезис мартенситного превращения (МНН ), сильная зависимость МН от состава, высокая стоимость. Как сплавы с ОЦК-решеткой нитинолы обладают низкими антифрикционными свойствами.

Химический и фазовый состав заявляемых сплавов и сплавов с эффектом памяти формы и сплава-прототипа [3] приведены в таблице № 1, характеристики эффекта памяти формы и механические свойства - в таблице № 4.

Сплав-прототип [3] является наиболее близким к заявляемому по составу и структуре, обладающему антифрикционными, износостойкими, демпфирующими свойствами и эффектом памяти формы. В сплаве-прототипе [3] данных по демпфирующим свойствам и эффекту памяти формы, по морфологии и кинетике формирования наноструктурированных композиций на поверхностях трения, по twinning-эффекту, обеспечивающих повышение комплекса уникальных свойств (трибологических, диссипативных, эффекта памяти формы) заявляемых сплавов и изделий, изготовленных из этих сплавов, нет.

Технический эффект предлагаемого изобретения заключается:

1. В создании принципиально нового класса многофункциональных антифрикционных наноструктурированных износостойких демпфирующих с эффектом памяти формы высокопрочных метастабильных сплавов на основе железа и системы Fe-Mn со структурой гексагонального многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсита, обладающих twinning-эффектом, и изделий, выполненных из заявляемого сплава целиком и/или содержащих рабочую поверхность и наследующих свойства сплава, с самоорганизующимися наноструктурированными композициями на поверхностях трения, обеспечившими уникальный комплекс эксплуатационных свойств: самоупрочнение, самосмазывание, самогашение вибраций и шумов, для работы при нормальной и отрицательных температурах, с универсальным применением в конструкциях общего и специального машиностроения;

2. В уникальной возможности совместить в одном составе заявляемого сплава различные по назначению классы материалов:

- лучшие антифрикционные бронзы (фиг.3, 4):

коэффициент трения Ктр. без смазкимногофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443002/8804.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> 0,15-0,30, Ктр.со смазкоймногофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443002/8804.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> 0,010-0,020;

- лучшие высокопрочные антифрикционные чугуны (фиг.3):

многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/963.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> в=600-800 МПа, (многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/963.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> вмногофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443016/8805.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> 950 МПа заявляемых сплавов);

- высокодемпфирующие сплавы (фиг.4):

демпфирующая способность:

Q-1=(240-270)×10-4 при многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443005/964.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> =50 МПа (амплитудно-зависимое внутреннее трение),

Q-1=(10-15)×10-4 при f=(8-12) кГц (амплитудно-независимое внутреннее трение);

- материалы с низким порогом хладноломкости (фиг.7):

Т50=(-120)÷(-160)°С;

- материалы с эффектом памяти формы,

степень восстановления формы СВФ,

понижение температуры начала мартенситного превращения МН, °С до (-20)÷(+20)

гистерезис мартенситного превращения (МНН ), °С 160-200

3. В использовании дополнительных преимуществ заявляемых сплавов:

- высокая пластичность (многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/948.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> =40%, многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443794/968.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> =7-5%);

- сверхпластичность при многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/947.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443034/8594.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> переходе:

- высокая ударная вязкость KCV +20=1,1-1,7 МДж/м2 и низкий порог хладноломкости Т50=(-120)÷(-160)°С (фиг.7), обеспечивают возможность использования изделий из заявляемого сплава в области отрицательных температур при сохранении низкого коэффициента трения: КТР с понижением температуры до (-160)°С повышается до 0,3 против 0,2 при нормальной температуре;

- немагнитность: магнитная восприимчивость многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443795/509.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> =9,9×10-6;

- инварный эффект: снижение коэффициента термического расширения до многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/945.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> =(12-15)×10-6 град-1;

- высокая технологичность при выплавке (могут быть получены методами как традиционной, так и порошковой металлургии), при деформационно-термическом переделе; простота термической обработки, хорошая свариваемость всеми видами сварки;

- высокая экономичность.

4. Впервые появилась возможность создавать управляемые наноструктурированные самоорганизующиеся композиции на поверхностях трения (фиг.5, 6), обеспечивающие эффект самоупрочнения и самосмазывания, эффект самогашения вибраций и шумов и снижение их вредного воздействия на механизмы и человеческий организм. Технический эффект от применения изделий, изготовленных из нового класса заявляемых антифрикционных наноструктурирорванных износостойких демпфирующих с эффектом памяти формы материалов в узлах интенсивного трения взамен штатно применяемых бронз обеспечит:

- повышение прочности материала в 2-5 раз;

- увеличение долговечности и надежности деталей машин и узлов в 2-2,5 раза;

- предотвращение аварийных видов износа (схватывание, заедание, задиры);

- высокая экономичность заявляемых материалов и изделий, выполненных из них, при замене:

- классических антифрикционных бронз экономия цветных металлов составляет в кг/т: Cu 800-900, Sn 50-100, Pb 30-50, Ni 30-50, Al 60-110;

- классических демпфирующих сплавов типа 30Сu - 70Мn экономия составляет в кг/т: Cu 300-400, Mn 600-700;

- классических сплавов с эффектом памяти формы типа (48-54)Ni - (46-52)Ti экономия составляет в кг/т: Ni~510, Ti~490.

- снижение затрат на материалы-изделия в 10 раз.

Наиболее эффективно применение заявляемых метастабильных сплавов с ГПУ-решеткой в высоконагруженных узлах трения, где реализуются антифрикционные и диссипативные характеристики кристалла, тесно связанные с анизотропией его свойств, деформируемостью и упрочняемостью метастабильной аустенитной матрицы в тонком поверхностном слое: подшипники скольжения и их опоры, втулки-вкладыши, сепараторы подшипников качения и др., а также конструкционные детали, работающие в условиях сухого трения и смазки, при больших скоростях скольжения и высоких удельных нагрузках механизмов и машин во всех отраслях общего и специального машиностроения.

В заявляемом сплаве образование на поверхности трения тонкого упрочненного наноструктурированного слоя глубиной в 10-20 мкм с твердостью многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443016/8805.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> 5000 МПа (при сохранении твердости основного металла на уровне НВ240) (фиг.5), с дисперсностью структур деформации от менее 0,1 мкм и до (0,2-0,5) мкм (фиг.5, 6) обеспечивает заявляемым сплавам высокие триботехнические свойства: высокую износостойкость и низкий коэффициент трения (Ктр. со смазкой 0,010-0,020, Ктр.без смазкимногофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443002/8804.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> 0,15-0,30) (фиг.4), увеличивает срок службы заявляемых изделий. В разделительном слое, состоящем из мелкодисперсных продуктов износа, где деформация имеет предельные значения, упрочнение достигается за счет многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/945.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсита деформации, образующегося из метастабильных фаз многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/947.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -аустенита и/или многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсита по реакциям многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/947.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443034/8594.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/945.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> , многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443034/8594.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/945.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> или многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/947.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443034/8594.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443034/8594.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/945.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> (Фиг.5, 6). Важной особенностью заявляемых сплавов является возможность их использования для изготовления не только самоупрочняющихся, но и самосмазывающихся подшипников скольжения (что особенно актуально в условиях несовершенной смазки или трения без смазки), для изготовления которых в настоящее время используются сплавы на основе молибдена и вольфрама.

5. Технический эффект изобретения заключается в повышении прочностных свойств заявляемых сплавов на многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443002/916.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/963.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> B=(50-100) МПа за счет увеличения количества фазы многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсит (5-95%) (легирование кобальтом и кремнием), упрочнения твердого раствора (легирование азотом и образование карбидов и карбонитридов (одного или нескольких элементов из группы: титан, ванадий, ниобий); в снижении коэффициента трения (от Ктр. без смазкимногофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443002/8804.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> 0,20-0,35 до Ктр. без смазкимногофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443002/8804.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> 0,15-0,30); в повышении износостойкости в 1,7-2,5 раза за счет twinning- и tripp-эффектов, самопризвольного образования наноструктурированных композиций и разделительного слоя под влиянием деформации трением, обеспечивающих изделиям эффект самосмазывания; в повышении демпфирующих свойств как в амплитудно-зависимой [Q -l×104=(240÷270)×(10-3 ÷10-4) при амплитуде приложенного напряжения многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443005/964.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> =50 МПа], так и в амплитудно-независимой области [Q -1×104=(10÷15)×10-4 при частоте f=(8÷12) кГц], обеспечивающих изделиям в узлах трения уникальную способность - эффект самогашения и снижения уровня вибраций и шумов в 1,7-2,5 раза; в повышении степени восстановления формы.

Для достижения технического эффекта изобретения по созданию принципиально нового класса антифрикционных наноструктурированных сплавов с высоким уровнем антифрикционных и демпфирующих свойств, эффекта памяти формы предлагаемый сплав содержат марганец, углерод и азот, остальное железо, в следующем соотношении, мас.%:

марганец5,0-44,0
углерод 0,001-0,3
азот0,03-0,12
железо остальное,

которые обеспечивают в структуре 5-95% фазы многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсит, остальное метастабильные фазы многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/947.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -аустенит и/или многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/945.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсит.

Для повышения прочности, при сохранении высоких антифрикционных и демпфирующих свойств, эффекта памяти формы сплавы могут содержать, мас.%:

кремний и/или кобальт 0,5-8,0
один или несколько элементов из группы, содержащей многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/8202.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle">
титан 0,06-1,0
ванадий 0,06-0,20
ниобий0,05-0,20

Химический состав заявляемых сплавов со структурой фазы многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсит (5-95%) и прототипа [3] представлены в таблице № 1; механические и антифрикционные свойства - в таблице № 2; механические и демпфирующие свойства - в таблице № 3; механические свойства и степень восстановления формы сплавов с эффектом памяти формы - в таблице № 4.

Заявляемый сплав, содержащий марганец от 5,0 до 44%, отличается тем, что содержит азот и основой его является метастабильная фаза многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443795/941.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсит (5-95)% (таблица № 1). При содержании марганца менее 5,0% в результате мартенситного многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/947.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443034/8594.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/945.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> превращения образуется до 100% многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/945.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсита, который приводит к резкому повышению коэффициента трения (позиции, 18, 19, таблица № 2) и снижению демпфирующей способности (позиции 18, 19, таблица № 3), степень восстановления формы СВФмногофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443034/8594.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> 0 (позиции 11, 12, таблица № 4). При содержании марганца свыше 44,0% сплавы состоят на 100% из многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/947.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -фазы, которая по уровню коэффициента трения (позиции 20, 21, таблица № 2), демпфирующей способности (позиции 20, 21, таблица № 3), эффекту памяти формы (таблица № 4, позиции 13, 14) приближаются к многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/945.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -сплавам (позиции 18, 19, таблицы 2, 3).

В заявляемом сплаве содержание углерода в количестве 0,001-0,3 необходимо для гарантированного получения в структуре (5-95)% фазы многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсит при (5,0-44,0)% марганца. Увеличение содержания углерода свыше 0,30%, как аустенитообразующего элемента, сопровождается уменьшением количества многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсита, что приводит к повышению коэффициента трения (позиции 20, 21, таблица № 2), снижению демпфирующей способности (позиции 20, 21, таблица № 3), отрицательно сказывается на степени восстановления формы (позиции 12, 14, таблица № 4). Чем выше чистота по примесям, тем больше содержание фазы многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсит [монография «Высокомарганцовистые стали и сплавы», Т.Ф.Волынова, Металлургия, 1988 г. 343 с.]. В заявляемых сплавах расширен интервал по содержанию углерода 0,001-0,3 против 0,002-0,2 мас.% в сплаве-прототипе.

Целью дополнительного легирования кобальтом и/или кремнием в количестве 0,5-8,0 мас.% является гарантированное повышение в структуре количества фазы многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсит (5-95%) и повышение предела прочности (позиции 5, 10, 15, таблицы № 2, 3; позиции 4-7, таблица № 4) по сравнению со сплавами, содержащими углерод и марганец в тех же количествах [монография «Высокомарганцовистые стали и сплавы», Т.Ф.Волынова, Металлургия, 1988 г., 343 с.] при сохранении коэффициента трения без смазки на уровне (0,15-0,30) (таблица № 2), демпфирующей способности на уровне Q-1=(240-270)×10 -4 при многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443005/964.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> =50 МПа (таблица № 3), эффекта запоминания формы не менее 2% (таблица № 4). Понижение содержания кремния и кобальта ниже 0,5% нецелесообразно, так как приводит к понижению количества многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсита, к повышению коэффициента трения, снижению прироста прочности менее 50 МПа (многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443002/916.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/963.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> Вмногофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443034/8594.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> 0) (позиция 18-21, таблицы № 2, № 3; позиции 11-14, таблица № 4). Повышение содержания кремния и кобальта свыше 4 мас.% приводит к стабилизации аустенита по отношению к многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/947.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443034/8594.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/945.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> и многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/947.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443034/8594.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> превращениям, снижению количества многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсита (% многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443034/8594.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> 0), и, как следствие, росту коэффициента трения (позиции 20, 21, таблица № 2), снижению демпфирующей способности, (позиции 20, 21, таблица № 3), отрицательному влиянию на СВФ (позиции 11-14, таблица № 4), к резкому снижению технологических свойств. Кремний и кобальт смещают границы области существования многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсита в сторону большего содержания марганца и тем самым расширяют концентрационный интервал использования реальных составов.

Целью дополнительного легирования сплавов систем Fe-Mn и Fe-Mn-C азотом является упрочнение твердого раствора, что наиболее эффективно при одновременном легировании одним или несколькими элементами из группы: титан, ванадий, ниобий, при соотношении (Nb+V)/(N+C)<1,2 и N/C<2. Повышение прочности (многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443002/916.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/963.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> В=50-100 МПа) до значений многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/963.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> Вмногофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443016/8805.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> 950 МПа достигается через измельчение зерна при закалке вследствие образования труднорастворимых нитридов NbN (позиция 6, таблица № 4), а при легировании ванадием с азотом (позиции 8,10, таблица № 4), возникает возможность дополнительного упрочнения вследствие дисперсионного твердения при образовании нитридов типа VN, (Nb,V)N и карбонитридов типа (Nb,V)CN с соотношением N/C<2. Ослабление межзеренной связи за счет выделения избыточных фаз по границам зерен оказывает более сильное влияние на уровень механических и специальных свойств, чем величина зерна. Уменьшение содержания в мас.%: углерода менее 0,001, азота менее 0,03, титана и/или ванадия менее 0,06, и/или ниобия менее 0,05 не вызывает существенного снижения антифрикционных и демпфирующих свойств и из-за малой объемной доли образующихся нитридов и карбонитридов. Увеличение содержания ванадия свыше 0,20, ниобия свыше 0,20, азота свыше 0,12 и/или углерода свыше 0,30 мас.% (позиции 12, 14, таблица № 4) приводит к резкому увеличению доли нитридов и карбонитридов и доли этих элементов в твердом растворе, что приводит к снижению демпфирующих свойств (позиции 20, 21, таблица № 3) и эффекта памяти формы (позиции 12, 14, таблица № 4). Содержание титана в количестве 0,06-1,0% обеспечивает повышение механических и демпфирующих свойств, препятствует образованию карбидов цементитного типа и подавляет склонность к замедленному разрушению (позиции 6, 8, таблица № 4). Измельчение зерна приводит к дополнительному повышению прочности. За счет оптимального количества титана, и/или ниобия, и/или ванадия, остающегося после образования нитридов и карбонитридов в твердом растворе, повышается эффект запоминания формы (позиции 4-10, таблица № 4).

Предложенное изделие, выполненное из антифрикционного наноструктурированного износостойкого демпфирующего с эффектом памяти формы высокопрочного метастабильного сплава на основе железа, отличающееся тем, что выполнено целиком, и/или содержащее рабочую поверхность из заявляемого сплава, содержащего, мас.%: марганец 5,0-44,0, углерод 0,001-0,3, азот 0,03-0,12, железо остальное и имеющего структуру, содержащую 5-95% фазы многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсит, остальное метастабильные многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/947.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> - и/или многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/945.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -фаза. Сплав может содержать, мас.%: 0,5-8,0 кремния и/или кобальта, а также один или несколько элементов из группы, содержащей титан 0,06-1,0, ванадий 0,06-0,2, ниобий 0,05-0,20 (фиг.8-13), со структурой гексагонального многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443795/941.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсита (5-95%), обеспечивающий заявляемым изделиям twmnning-эффект, эффект самоорганизации наноструктурированных композиций, эффект самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, эффект самогашения вибраций и шумов, отличающимся универсальностью применения - в узлах трения механизмов и машин общего и специального машиностроения.

Патентный поиск показал, что детали, изготовленные из железомарганцевых сплавов, обладающих уникальным комплексом свойств (высокая прочность и износостойкость, низкий коэффициент трения + высокие диссипативные свойства + эффект памяти формы), ранее не применялись. Поэтому в качестве прототипа, близкого по технической сущности, были выбраны скользящие детали, изготовленные из материала на основе железа - высокоуглеродистой стали [6], содержащей мас.%:

углерод0,6-1,2
кремний <3
марганец <3
хром6,0-10,0
молибден 0,1-1,5
ванадий 0,01-1,0
железоостальное

Исходя из химического состава, изготовленные из этого материала детали обладают низкой прочностью и высоким коэффициентом трения (КТР=0,6-0,8), низкой прирабатываемостью, низкими диссипативными свойствами (гетерогенность структуры не реализуется). Предлагаются антифрикционные высоконагруженные изделия, выполненные целиком или содержащие рабочую поверхность из заявляемого сплава (фиг.8-13), работающие при больших скоростях скольжения (~5 м/сек) и высоких контактных нагрузках: втулки, вкладыши, подшипники и подшипниковые опоры, сепараторы; конструкционные детали двигателей, ходовой части, гидропривода, насосов; коронки бурового инструмента. Химический и фазовый состав и свойства сплава-прототипа и изделий представлены в таблице 1.

Несмотря на высокое содержание углерода (0,6-1,2 мас.%) в стали для детали прототипа, износостойкость поверхностей трения в заявляемых изделиях значительно выше, хотя содержание углерода и азота в заявляемом сплаве составляет в мас.%: С=0,001-0,30, N=0,03-0,12. Twinning-эффект и образование под влиянием деформации наноструктурированных композиций (фиг.5) и твердой разделительной пленки вторичных структур продуктов износа (фиг.5, 6) обеспечивает заявляемым изделиям эффект самосмазывания и исключает возможность катастрофических видов износа, таких как схватывание или заедание, исключает необходимость введения смазки в узлы трения, когда процесс смазки трудно либо невозможно осуществить обычными методами.

В отличие от принятого прототипа [3, 6] заявляемый сплав и изделия из него имеют другой количественный состав: расширены интервалы по содержанию марганца в мас.%: 5-44 вместо 10-33, углерода в мас.%; 0,001-0,03 вместо 0,002-0,02. Заявляемый сплав дополнительно легирован азотом, титаном, ванадием, ниобием, обладает twinning-эффектом, имеет принципиально отличную структуру - наноструктурированные композиции в зоне деформации, что соответствует критерию «новизна». Количество многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443024/949.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -мартенсита в структуре железомарганцевых сплавов является решающим фактором, обеспечивающим высокие демпфирующие и антифрикционные свойства, эффект запоминания формы, высокую прочность.

При анализе патентной литературы не было обнаружено комплексных технических решений с признаками предложения, не обнаружены сплавы, обладающие комплексом уникальных свойств, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «существенные отличия».

Прочность и долговечность подшипников и втулок двигателей (фиг.8, 13) и системы гидропривода (фиг.9, 10), изготовленных из заявляемых сплавов, повышается более чем в 2 раза. Высокие диссипативные свойства заявляемого материала, применяемого как конструкционного и антифрикционного, позволили снизить уровень вибраций и шумов двигателей в 1,7-2,5 раза (фиг.8, 13).

Втулки с наружным диаметром до 20 мм (Фиг.9, 10) используются в приборостроении, где требуются, кроме антифрикционных и диссипативных свойств, немагнитные и криогенные свойства. Низкий порог хладноломкости заявляемых сплавов [T50=(-120)-(-160)°C] обеспечивает работу изделий при отрицательных температурах.

Шестерни-валы масляных насосов гусеничных машин с модулем зуба 2,5-3,5 (фиг.11) отличаются тем, что могут быть изготовлены как из литых, так и порошковых сплавов. Требования по динамической и статической прочности зуба обеспечиваются высокой конструкционной прочностью заявляемого материала (многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/963.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> вмногофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443016/8805.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> 950 МПа), долговечность и надежность - высокими диссипативными свойствами. Возможна работа при температуре ниже - 100°С.

Втулка направляющая ходовой части (фиг.12) изготовлена из порошкового сплава, увеличивающего срок службы в 1,7 раза по сравнению со штатно применяемой сталью. Заявляемый материал отличается высокой прирабатываемостью, не требует сложной термической обработки. Твердость поверхностного слоя, упрочненного деформацией скольжения, распространяется на глубину 10-20 мкм и составляет 5000 МПа (фиг.6). Это исключает необходимость проведения сложной термической обработки, проводимой ранее для упрочнения поверхности изделия с применением дорогостоящих способов химикотермической обработки, ТВЧ или нанесения износостойких покрытий.

На фиг.13 представлены заявляемые детали двигателя (фланцы, ступицы, сепараторы, втулки, стаканы, обоймы, ниппели и др.), изготовленные из заявляемых сплавов взамен сталей [6] и цветных металлов (фиг.3) (типа бронзы АЖМц 10-3-1,5, латуни ЛС 59), от которых по условиям работы требуется комплекс свойств: высокие конструкционные (прочность, пластичность, вязкость), трибологические и диссипативные свойства. Замена на заявляемый сплав позволит снизить уровень вибраций и шумов в 1,7-2,5 раза, повысить износостойкость и долговечность узлов трения в 2 раза.

Изготовление сепараторов (фиг.13) из заявляемых материалов взамен штатно применяемых антифрикционных бронз (типа АЖМц 10-3-1,5 и др.) и латуней (типа ЛС 59-1, Л 63 и др.) позволит повысить износостойкость и долговечность сепараторов в 2 раза за счет повышения прочности (фиг.3)

[латунь ЛС 59-1(т) многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/963.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> В=620 МПа; бронза АЖМц 10-3-1,5(т) - многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/963.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> В=600 МПа; Fe-Mn многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443001/963.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> Вмногофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443016/8805.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> 950 МПа] и твердости основного металла [латунь ЛС 59-1(т) - НВ 150; бронза АЖМц 10-3-1,5(т) - НВ 170; Fe-Mn - НВ 240], twinning-эффект обеспечивает повышение твердости упрочненного деформацией поверхностного наноструктурированного слоя до 5000 МПа (фиг.6). Заявляемые сепараторы могут работать при более высоких скоростях и удельных нагрузках по сравнению с цветными сплавами.

Заявляемые детали могут быть получены методами традиционной и порошковой металлургии. Изготовленные методами порошковой металлургии изделия обладают более высокими антифрикционными и диссипативными свойствами в сравнении с литыми того же состава. В порошковых сплавах появляется дополнительная возможность воздействия на трибологические и диссипативные свойства, эффект памяти формы через регламентированный фракционный состав: снижение исходного гранулометрического состава порошков сопровождается повышением прочности, снижением коэффициента трения при сохранении высоких диссипативных свойств, повышением эффекта запоминания формы, что объясняется явлениями сверхпластичности в граничном слое и отличным от литых фазовым составом под влиянием деформации. При использовании в изделиях порошковых сплавов реализуются дополнительные преимущества по сравнению с литыми, такие как возможность использования подшипников при маятниковом движении и низких скоростях скольжения, где литые подшипники не имеют сплошной масляной пленки, а также возможность установки в наклонно и вертикально расположенных подшипниковых опорах (в подобных условиях из подшипников скольжения, изготовленных из литых сплавов, вытекает смазка).

В названии заявки не указано способа получения металлургической заготовки и изделия. В тексте заявки указано, что изобретения относятся к традиционной и порошковой металлургии, что дает возможность использования любых способов получения компактной заготовки как методами традиционной, так и порошковой металлургии, в том числе и композиционного материала и изделий для варианта: «содержащее рабочую поверхность». У заявителя есть пример патента, который может быть использован при выборе способа получения материала и изделия - Патент № 2008371 от 30.01.1994 г. «Многослойный композиционный материал, способ его изготовления и изделие, полученное из этого материала» [7].

многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443795/2443795-s.gif" BORDER="0"> многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443795/2443795-2-s.gif" BORDER="0"> многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443795/2443795-3-s.gif" BORDER="0"> многофункциональные антифрикционные наноструктурированные износостойкие   демпфирующие с эффектом памяти формы сплавы на метастабильной   основе железа со структурой гексагонального <img src= -мартенсита и изделия с использованием этих сплавов с эффектом самоорганизации наноструктурных композиций, самоупрочнения и самосмазывания поверхностей трения, с эффектом самогашения вибраций и шумов, патент № 2443795" SRC="/images/patents/15/2443795/2443795-4-s.gif" BORDER="0">

Литература

1. Авторское свидетельство СССР, № SU - 1397534 A1, кл. С22С 38/16, 33/02, 1985.

2. Авторское свидетельство СССР, № SU - 1366549 A1, кл. С22С 37/10, 1982.

3. Патент РФ, № RU - 2023737 С1, кл. С22С 33/02, 38/04, 38/10, F16C 33/12, 1994.

4. Патент Японии № 52 - 34341, кл. С22С 38/04, 1977.

5. Авторское свидетельство № 1036064, кл. С22С 14/00, С22С 19/03, 1981.

6. Патент Японии, № 62-14624, кл. С22С 38/24, 38/00, 38/60, В21D 39/20.

7. Патент РФ, № RU - 2006371 C1, В32В 13/18, В22 10/02, С22С 38/02, С22С 38/56, 1994.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2443795

patent-2443795.pdf

Класс C22C38/02 содержащие кремний

способ получения листа из неориентированной электротехнической стали -  патент 2529258 (27.09.2014)
науглероженный стальной элемент и способ его получения -  патент 2518840 (10.06.2014)
способ производства высокопроницаемой анизотропной электротехнической стали -  патент 2516323 (20.05.2014)
способ производства холоднокатаной электротехнической изотропной стали с улучшенной плоскостностью -  патент 2489500 (10.08.2013)
способ производства нагартованной малоуглеродистой листовой стали -  патент 2483121 (27.05.2013)
способ производства текстурированной кремнистой стали с использованием единственной холодной прокатки -  патент 2469104 (10.12.2012)
способ производства холоднокатаной электротехнической изотропной стали -  патент 2459876 (27.08.2012)
оцинкованная или оцинкованная и отожжённая кремниевая сталь -  патент 2451094 (20.05.2012)
деформируемая сталь для облегченных конструкций -  патент 2430184 (27.09.2011)
лист текстурированной электротехнической стали, обладающей высокой прочностью на растяжение, изоляционная пленка и способ обработки такой изоляционной пленки -  патент 2407818 (27.12.2010)

Класс C22C38/04 содержащие марганец

высокопрочный холоднокатаный лист с превосходной формуемостью и способ его изготовления -  патент 2527514 (10.09.2014)
способ получения металлоизделия с заданным структурным состоянием -  патент 2516213 (20.05.2014)
высокопрочная гальванизированная листовая сталь и способ ее изготовления -  патент 2510423 (27.03.2014)
способ комплексной термической обработки стали -  патент 2503726 (10.01.2014)
двухслойная, стойкая к динамическому воздействию, листовая сталь высокой прочности и способ ее производства -  патент 2501657 (20.12.2013)
способ изготовления штампованных изделий и штампованные изделия, изготовленные этим способом -  патент 2499847 (27.11.2013)
рельсы из перлитной стали с превосходной износостойкостью и ударной вязкостью -  патент 2485201 (20.06.2013)
способ термической обработки стали -  патент 2481406 (10.05.2013)
перлитные рельсы -  патент 2476617 (27.02.2013)
способ производства низкоуглеродистой холоднокатаной тонколистовой стали -  патент 2471876 (10.01.2013)

Класс C22C38/10 содержащие кобальт

Класс C22C38/12 содержащие вольфрам, тантал, молибден, ванадий или ниобий

стальной лист и стальной лист с покрытием, обладающий превосходной формуемостью, и способ его производства -  патент 2524030 (27.07.2014)
способ получения металлоизделия с заданным структурным состоянием -  патент 2516213 (20.05.2014)
малоуглеродистая легированная сталь -  патент 2505619 (27.01.2014)
низколегированная конструкционная сталь с повышенной прочностью -  патент 2505618 (27.01.2014)
способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава fe-ni-co-al-nb с термоупругими - ' мартенситными превращениями -  патент 2495946 (20.10.2013)
низкоуглеродистая низколегированная сталь для изготовления крупного горячекатаного сортового и фасонного проката -  патент 2495148 (10.10.2013)
неориентированная магнитная листовая сталь и способ ее изготовления -  патент 2485186 (20.06.2013)
высокопрочный свариваемый арматурный профиль -  патент 2478727 (10.04.2013)
стальной лист для производства магистральной трубы с превосходной прочностью и пластичностью и способ изготовления стального листа -  патент 2478133 (27.03.2013)
рельсовая сталь с превосходным сочетанием характеристик износостойкости и усталостной прочности при контакте качения -  патент 2459009 (20.08.2012)

Класс C22C38/14 содержащие титан или цирконий

способ изготовления высокопрочного холоднокатаного стального листа с превосходной обрабатываемостью -  патент 2528579 (20.09.2014)
стальной лист, обладающий превосходной формуемостью, и способ его производства -  патент 2527506 (10.09.2014)
высокопрочный холоднокатаный стальной лист, пригодный для химической конверсионной обработки, и способ его изготовления -  патент 2525013 (10.08.2014)
высокопрочные холоднокатаные стальные листы, обладающие превосходным качеством поверхности после штамповки, и способы их производства -  патент 2524031 (27.07.2014)
стальной лист и стальной лист с покрытием, обладающий превосходной формуемостью, и способ его производства -  патент 2524030 (27.07.2014)
холоднокатаный стальной лист, обладающий превосходной сгибаемостью и способ его производства -  патент 2524021 (27.07.2014)
покрытый сплавом на основе цинка стальной материал с превосходной стойкостью к растрескиванию из-за охрупчивания расплавленным металлом -  патент 2518870 (10.06.2014)
горячекатаный стальной лист и способ его изготовления -  патент 2518830 (10.06.2014)
высокопрочной стальной лист, обладающий превосходной способностью к термическому упрочнению и формуемостью, и способ его производства -  патент 2514743 (10.05.2014)
холоднокатаный стальной лист, обладающий превосходной формуемостью, и способ его производства -  патент 2511000 (10.04.2014)

Класс C22C33/02 порошковой металлургией 

композиция, улучшающая обрабатываемость резанием -  патент 2529128 (27.09.2014)
способ получения диффузионно-легированного порошка железа или порошка на основе железа, диффузионно-легированный порошок, композиция, включающая диффузионно-легированный порошок, и прессованная и спеченная деталь, изготовленная из упомянутой композиции -  патент 2524510 (27.07.2014)
порошковый износо- корозионно-стойкий материал на основе железа -  патент 2523648 (20.07.2014)
способ получения дисперсноупрочненной высокоазотистой аустенитной порошковой стали с нанокристаллической структурой -  патент 2513058 (20.04.2014)
способ получения беспористого карбидочугуна для изготовления выглаживателей -  патент 2511226 (10.04.2014)
смазка для композиций порошковой металлургии -  патент 2510707 (10.04.2014)
спеченный материал для сильноточного скользящего электроконтакта -  патент 2506334 (10.02.2014)
способ изготовления стали с упрочняющими наночастицами -  патент 2493282 (20.09.2013)
низколегированный стальной порошок -  патент 2490353 (20.08.2013)
порошок на основе железа и его состав -  патент 2490352 (20.08.2013)

Класс C22C33/04 плавлением

шихта и электропечной алюминотермический способ получения ферробора с ее использованием -  патент 2521930 (10.07.2014)
титаносодержащая шихта для алюминотермического получения ферротитана, способ алюминотермического получения ферротитана и способ алюминотермического получения титаносодержащего шлака в качестве компонента титаносодержащей шихты для алюминотермического получения ферротитана -  патент 2516208 (20.05.2014)
шихта и способ алюминотермического получения ферромолибдена с ее использованием -  патент 2506338 (10.02.2014)
способ перевода режима работающей печи при выплавке кремнистых ферросплавов с карборундного метода на бескарборундный -  патент 2504596 (20.01.2014)
суспензионная литая дисперсионно-твердеющая ферритокарбидная штамповая сталь -  патент 2487958 (20.07.2013)
способ удаления титана из высокохромистых расплавов -  патент 2471874 (10.01.2013)
способ алюминотермического получения ферромолибдена -  патент 2468109 (27.11.2012)
алюминотермический способ получения металлов и плавильный горн для его осуществления -  патент 2465361 (27.10.2012)
способ получения азотированного феррованадия -  патент 2462525 (27.09.2012)
способ извлечения молибдена, никеля, кобальта или их смеси из отработанных или регенерированных катализаторов -  патент 2462522 (27.09.2012)

Класс B82B1/00 Наноструктуры

многослойный нетканый материал с полиамидными нановолокнами -  патент 2529829 (27.09.2014)
материал заменителя костной ткани -  патент 2529802 (27.09.2014)
нанокомпозитный материал с сегнетоэлектрическими характеристиками -  патент 2529682 (27.09.2014)
катализатор циклизации нормальных углеводородов и способ его получения (варианты) -  патент 2529680 (27.09.2014)
способ определения направления перемещения движущихся объектов от взаимодействия поверхностно-активного вещества со слоем жидкости над дисперсным материалом -  патент 2529657 (27.09.2014)
способ формирования наноразмерных структур -  патент 2529458 (27.09.2014)
способ бесконтактного определения усиления локального электростатического поля и работы выхода в нано или микроструктурных эмиттерах -  патент 2529452 (27.09.2014)
способ изготовления стекловидной композиции -  патент 2529443 (27.09.2014)
комбинированный регенеративный теплообменник -  патент 2529285 (27.09.2014)
способ изготовления тонкопленочного органического покрытия -  патент 2529216 (27.09.2014)
Наверх