ПЕРСПЕКТИВЫ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПРИМЕНЕНИЮ МЕТАЛЛОМАТРИЧНЫХ НАНОКОМПОЗИТОВ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Аннотация

The article analyzes the scientific and technical literature on tribological metal-matrix nanocomposites, taking into account the extended interdisciplinary applications of metal matrix nanocomposites in tribology, future directions, potential improvement paths and possible expected results of tribological metal-matrix nanocomposites were studied. With all these discussions and studies, considering the extended interdisciplinary applications of metal matrix nanocomposites in tribology, the future directions, potential improvement paths and possible expected results of tribological metal matrix nanocomposites have been explored. Keywords: metal matrix nanocomposites, nanophases, tribology, friction and wear, tribological performance, antiwear performance, strengthening effects, antiwear mechanisms, antifriction and antiwear structures. Введение. С развитием трибологической промышленности появляется все больше областей применения, в которых имеет важную значение нанокомпозиты с металлических матрицей. При этом, учитывая нанокомпозиты с металлических матрицей могут сочетаться с развивающимися антифрикционными и противоизносными конструкциями и технологиями https://scientific-jl.com/wsrj 1 4 4 Volume-40_Issue-2_June-2025 World scientific research journal металлов и их сплавов для достижения большего потенциала в дальнейшем повышении трибологических характеристик [1-5]. А также следует отметить, их применения в захватывающих биомедицинских, энергетических, электронных областях и т.д. Методы. Из анализа научно-технической литературы [6-40]известно, что для достижения хороших трибологических характеристик высокая прочность должна сочетаться с однородным деформационным поведением, позволяющим переносить пластическую деформацию без образования трещин и локальных разрушений [18]. Не отвечая этим требованиям, существующие трибопленки в целом хрупкие, с высокой собственной прочностью на сдвиг и легко разрываются [21, 26, 39]. Совсем недавно для снижения износа в системах сплавов (например, TiNbZr-Ag) была предложена новая реактивная и динамическая противоизносная конструкция [18]. Был получен аморфно- кристаллический оксидный нанокомпозитный поверхностный слой (с сочетанием высокой прочности и высокой пластичности) при сухом скольжении. Основная идея этого достижения заключается в использовании высокой прочности металлического стекла при одновременном улучшении его однородной пластической деформируемости на поверхности за счет снижения локализации деформации в полосах сдвига (например, путем введения нескольких полос сдвига) [17, 18]. Сосуществование нанокристаллической и аморфной фаз помогает достичь этой цели, как показано на рис. 1(а). https://scientific-jl.com/wsrj 1 4 5 Volume-40_Issue-2_June-2025 World scientific research journal Рис. 1. (a) Использование нанокристаллическо-аморфной нанокомпозитной трибопленки в металлическом стекле TiNbZr-Ag для достижения динамического противоизносного контроля; (b) Характеристика путей диффузии кислорода в Cu во время испытания на износ; (c) STEM- изображение образца меди с высоким угловым кольцевым темным полем (HAADF) сразу после трибологической деформации со скоростью 1,5 мм/с в течение 1000 циклов. Помимо изменения состава трибослоя, толщина трибослоя также может быть изменена с помощью инженерии границ зерен, инженерии границ фаз и т. д. для получения различной толщины оксидного слоя и достижения различных антифрикционных и противоизносных целей [30], как показано на рис. 1(c). Из вышеизложенных, в металломатричных нанокомпозитов уже имеют нанофазы в (нано-)кристаллической структуре и обычно располагаются вблизи границ зерен и т.д. [25, 35], то после детального изучения химической термодинамики и эволюции материалов из нанокомпозитов с металлических матрицей потенциально могут получить аналогичный аморфно- кристаллический оксидный нанокомпозитный поверхностный слой с надежным контролем диффузионного пути окисления для создания более перспективных антифрикционных и противоизносных конструкций. Обсуждения. Кроме непосредственного трибологического дизайна за счет микроструктурного и интерфейсного управления, нанокомпозиты с металлических матрицей могут сочетать в себе и другие функциональные возможности при использовании в качестве трибологических материалов, которые в свою очередь, во многом может определять их функциональные применения. Во-первых, в нанокомпозитах с металлических матрицейможет быть реализована надежная механическая конструкция, позволяющая реализовать больше механических функций: Например, из различных нанокомпозитах с металлических матрицей могут быть получены наполненные полыми частицами синтактические пены с металлической матрицей, но их механические и трибологические характеристики сильно отличаются [20]. Это приведет к более высокому удельному поглощению энергии и более высокой удельной прочности плато, а также добавит свободу проектирования макроскопической геометрии для металломатричных нанокомпозитов [20]. С недавним пониманием и развитием деаллоир