+7 (800) 505-67-97

Влияние покрытия на основе Cu-Mo-S и окружающей среды на износ медной пары трения

Бесплатно
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0
Чукарев, Богдан Отделение материаловедения (ОМ)
Бесплатно
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Влияние электропроводящего твердосмазочного покрытия на основе Cu–Mo–S, полученного импульсным магнетронным распылением композиционной мишени, на износ медной пары трения

РЕФЕРАТ ………………………………………………………………………………………………….. 5
ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………………………………………….. 8
1. Обзор литературы по триботехническим свойствам меди ………………………. 10
1.1. Основные закономерности трения и изнашивания металлических
материалов ……………………………………………………………………………………………. 10
1.2 Основные виды изнашивания ………………………………………………………. 13
1.3 Триботехнические свойства меди …………………………………………………. 17
1.4 Нанесение покрытия как метод повышения износостойкости ………… 23
1.5 Постановка цели и задач исследования …………………………………………. 28
2. Материалы и методы исследования ………………………………………………………. 31
2.1 Материалы для исследования ………………………………………………………. 31
2.2 Магнетронное осаждение композитных покрытий на основе CuxMoySz . 31
2.3 Триботехнические испытания ………………………………………………………. 37
2.4 Электрические характеристики покрытий …………………………………….. 39
2.5 Микроструктура и химический состав покрытий …………………………… 40
3. Структура и свойства покрытий на основе CuxMoySz, осажденных методом
импульсного магнетронного распыления ……………………………………………………. 44
3.1 Микротруктура и химический состав покрытий CuxMoySz ……………… 44
3.2 Триботехнические свойства покрытий системы Cu–Mo–S при испытании
в атмосфере аргона и воздуха …………………………………………………………………. 47
3.3 Триботехнические свойства покрытий CuxMoySz при испытании в
вакууме ………………………………………………………………………………………………… 55
3.4 Электрические характеристики покрытий CuxMoySz………………………. 58
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение .. 60
4.1 Предпроектный анализ. Потенциальные потребители исследования . 60
4.1.1 Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения ………………………………………….. 61
4.2 SWOT-анализ ……………………………………………………………………………… 66
4.3 Инициация проекта ……………………………………………………………………… 68
4.3.1 Цели и результаты проекта ………………………………………………………….. 68
4.3.2 Организационная структура проекта …………………………………………….. 69
4.3.3 Ограничения и допущения проекта ………………………………………………. 70
4.4 Планирование управления научно-техническим проектом……………… 72
4.4.1 Иерархическая структура работ проекта ……………………………………….. 72
4.4.2 Контрольные события проекта …………………………………………………….. 73
4.5 Расчет сметы затрат на выполнение проекта …………………………………. 73
4.5.1 Расчет затрат на материалы ………………………………………………………….. 74
4.5.2 Расчет затрат на оборудование …………………………………………………….. 75
4.5.3 Расчет заработной платы ……………………………………………………………… 76
4.5.4 Отчисления на социальные нужды ……………………………………………….. 77
4.5.5 Расчет затрат на электроэнергию ………………………………………………….. 77
4.5.6 Расчет прочих расходов ……………………………………………………………….. 79
4.5.7 Расчет общей себестоимости затрат разработки …………………………….. 79
4.6 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой,
бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования ….. 80
4.6.1 Оценка абсолютной эффективности исследования ………………………… 80
4.7 Заключение по разделу ………………………………………………………………… 87
5 Социальная ответственность …………………………………………………………………… 90
Заключение …………………………………………………………………………………………….. 103
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ………………………………………………………………………… 105
ПРИЛОЖЕНИЕ А …………………………………………………………………………………… 120
Аннотация
Влияние электропроводящего твердосмазочного покрытия на основе Cu–
Mo–S, полученного импульсным магнетронным распылением композиционной
мишени, на износ медной пары трения изучается при проведении
трибологических испытаний на трибомашине в атмосфере аргона при давлении
1х105 Па и вакуума при давлении остаточных газов, не превышающих 5х10-3 Па.
Исследована кинетика износа медной пары трения без покрытия и с покрытием
в разных условиях изнашивания. Получены экспериментальные данные о влиянии
толщины покрытия и вида окружающей атмосферы на характер износа и
величину износостойкости. Полученные результаты могут быть полезны и
использованы в космической отрасли с целью разработки высокоресурсных
электроконтактных пар трения для космических спутников типа «Метеор» и
других сканеров-зондировщиков, осуществляющих непрерывное зондирование
Земли из космоса.

Одним из основных требований, предъявляемых к космическим аппаратам,
является обеспечение надежного функционирования и повышение длительности
эксплуатации на орбите. Важнейшим конструктивным узлом, определяющим
срок службы на орбите сканеров-зондировщиков спутников дистанционного
зондирования Земли, является токосъемник, непрерывно вращающийся в
процессе эксплуатации и работающий как электроконтактная пара трения [1].
Токосъемник представляет собой контактную пару «металлическая щетка –
металлическое контактное кольцо» во вращающихся контактных устройствах,
осуществляющих электрическую связь между космическим аппаратом и
внешними вращающимися агрегатами типа сканеров-зондировщиков [2]. Для
увеличения ресурса токосъемников актуальной является разработка способов
повышения износостойкости применяемых для изготовления пар трения
конструкционных материалов. Однако в этом случае обязательным условием
является не только сохранение низкого коэффициента трения и высокой
износостойкости, но и высоких значений электропроводности.
Трение в условиях космического пространства осложняется
безкислородной средой, обусловливающей адгезионное схватывание
контактирующих поверхностей, и низкими температурами, обуславливающими
невозможность использования жидких смазок. Основным направлением для
повышения ресурса работы слаботочных токосъемников в литературных
источниках является поиск оптимального состава материала щетки методом
порошковой металлургии. В России на сегодняшний день в качестве щеток
токосъемников используются серебряные и медные сплавы [3]. Для снижения
коэффициента трения и повышения износостойкости в сплавы в процессе
плавления добавляют дисульфид молибдена и углерод. Контртела – кольца
изготавливают из чистых металлов при содержании основного металла не менее,
9,999 вес.%. Тем не менее, имеющиеся сегодня в промышленности сплавы не
могут обеспечить необходимый срок эксплуатации токосъемников для
перспективных космических аппаратов, и поиск путей повышения их
износостойкости является на сегодня актуальной задачей.
Повысить срок эксплуатации электроконтактной пары трения может
поверхностная модификация уже разработанных или разрабатываемых для
применения в будущем материалов, однако в литературных источниках
представлено мало сообщений об износостойком покрытии, обладающим
высокой электропроводностью. За рубежом (NASA, USA, ESA, Europe) для
повышения ресурса работы пар трения в космических аппаратах идут по пути
разработки износостойких антифрикционных трех- и четырехслойных покрытий
типа «хамелеон» на основе композиций типа WC/DLC/WS2 или
ZrYO/Au/DLC/WS2, имеющих низкий коэффициент трения не только в сухой и
влажной атмосфере, но и в вакууме [4-6]. Однако, главное требование,
предъявляемое к используемым материалам, помимо высокой износостойкости,
является высокая электропроводность. Поэтому указанные выше покрытия типа
«хамелеон», которые не являются электропроводными, не могут быть применены
в токосъемниках. Требуется разработка износостойких и электропроводящих
покрытий и способов их нанесения.
Для смазывания узлов, работающих в космическом пространстве,
традиционно используется дисульфид молибдена, однако применение чистого
дисульфида молибдена для смазывания слаботочной электроконтактной пары
трения невозможно из-за его высокого удельного электрического сопротивления.
Снижение удельного электрического сопротивления дисульфида молибдена
представляется возможным путем его легирования медью. Твердая смазка,
обладающая с одной стороны металлической проводимостью и смазывающей
способностью дисульфида молибдена с другой стороны, может быть
перспективной для смазывания узлов электроконтактной пары трения в условиях
эксплуатации в открытом космосе.
В связи с вышеизложенным целью настоящей работы является
исследование влияния нанесения покрытия на основе Cu-Mo-S и окружающей
среды на износ медной пары трения.

Таким образом, в ходе выполнения данной работы можно сделать
следующие выводы:
1. Методом импульсного магнетронного распыления композиционной
мишени на основе меди и дисульфида молибдена на медных подложках получено
триботехническое покрытие с волокнисто-глобулярную структурой толщиной до
60 мкм. Доля волокон на площади поверхности покрытия толщиной 15 мкм
составляет 65-75 %, глобул – 25-35%. Усредненный по площади химический
состав покрытия содержит: медь – 52 ат.%, молибден – 19 ат.%, сера – 29 ат.%.
Глобулы состоят из почти чистой меди с содержанием примесей менее ~1 ат.%.
Состав волокон покрытия можно представить в виде химической формулы
Cu2,4Mo6,1S7,5. Он близок в пределах экспериментальной погрешности к
химическому соединению Cu2Mo6S8, входящему в группу сверхпроводящих фаз
Шевреля.
2. Экспериментально установлено, что покрытие на основе CuxMoySz
повышает износостойкость меди при работе в паре с медным контртелом в
атмосфере аргона в  300 раз за счет смены адгезионного изнашивания на
усталостное путем образования граничных слоев твердой смазки на
контактирующих поверхностях. Граничные слои из твердой смазки состоят из
частиц соединения Cu2Mo6S8 и образуются путем «размазывания» волокон
покрытия. В пользу твердосмазочного механизма повышения износостойкости
свидетельствует понижение коэффициента трения в 2,2 раза при нанесении
покрытия CuxMoySz на одно из тел пары трения, а также сглаживание
скачкообразной кривой трения, указывающего на смену механизма от
адгезионного к усталостному.
3. Обнаружено, что в вакууме скорость износа покрытия в ~ 1,8 раза
меньше, чем в аргоне, что можно объяснить присутствием в аргоне небольшой
концентрации воздуха, которая, по-видимому, приводит к дополнительному
окислительному изнашиванию покрытия.
4. Показано, что ресурс работы покрытий CuxMoySz линейно возрастает с
увеличением толщины вплоть до 50-60 мкм. При изнашивании образцов с
покрытием в воздушной атмосфере по сравнению с инертной атмосферой аргона
зависимость срока службы покрытий с ростом толщины покрытия увеличивается
менее интенсивно (в 2,3 раза), что связано с дополнительным действием
механизма окислительного износа кроме основного действующего в инертной
атмосфере механизма усталостного износа покрытия.
5. Измерениями удельного электрического сопротивления показано, что
полученное покрытие CuxMoySz обладает металлической проводимостью,
отличающейся по величине от проводимости чистой меди в меньшую сторону в
~12 раз, тогда как проводимость дисульфида молибдена меньше проводимости
меди в ~ 5×108 раз.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Читать «Влияние покрытия на основе Cu-Mo-S и окружающей среды на износ медной пары трения»

    Последние выполненные заказы

    Глава 3 Совершенствование рекламной и PR деятельности спортивных клубов на примере АО ПФК ЦСКА
    Автор не первый раз выручает, очень нравится скорость и качество выполнения р...
    Социальная защита детей-сирот и детей, оставшихся без попечения родителей, в РФ, как социальном государстве
    Работа выполнена в соответствии с требованиями учебного заведения и точно в с...
    Разработка системы навигации для малых космических аппаратов
    Доволен работой автора
    Составление плана и введения в магистерскую диссертацию
    Отличный эксперт! Рекомендую обращаться к данному автору! 10/10/10
    Организация работы службы доставки в ресторане Якитория
    Доволен работой автора
    Синтаксические ошибки школьников приоднородных членах предложения
    Автор хороший, вежливый. Работу выполняет быстро, на сообщения отвечает быстро.
    Тема:"Спецпроекты в новой газете, тематическая направленность и жанровая форма публикации "
    Доволен работой автора
    Новое задание по автоматизации технологических процессов
    Доволен работой автора! Все четко, качественно. ВКР сделана на отлично! спасибо!
    Лингвокультурологический анализ рекламных слоганов на русском языке
    Работу сдали даже раньше указанного срока, выполнено оперативно и качественно!

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Глеб С. преподаватель, кандидат наук, доцент
    5 (158 отзывов)
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной с... Читать все
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной специальности 12.00.14 административное право, административный процесс.
    #Кандидатские #Магистерские
    216 Выполненных работ
    Александр Р. ВоГТУ 2003, Экономический, преподаватель, кандидат наук
    4.5 (80 отзывов)
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфин... Читать все
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфинансы (Казначейство). Работаю в финансовой сфере более 10 лет. Банки,риски
    #Кандидатские #Магистерские
    123 Выполненных работы
    Анастасия Б.
    5 (145 отзывов)
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическо... Читать все
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическому и гуманитарному направлениях свыше 8 лет на различных площадках.
    #Кандидатские #Магистерские
    224 Выполненных работы
    Логик Ф. кандидат наук, доцент
    4.9 (826 отзывов)
    Я - кандидат философских наук, доцент кафедры философии СГЮА. Занимаюсь написанием различного рода работ (научные статьи, курсовые, дипломные работы, магистерские дисс... Читать все
    Я - кандидат философских наук, доцент кафедры философии СГЮА. Занимаюсь написанием различного рода работ (научные статьи, курсовые, дипломные работы, магистерские диссертации, рефераты, контрольные) уже много лет. Качество работ гарантирую.
    #Кандидатские #Магистерские
    1486 Выполненных работ
    Евгений А. доктор, профессор
    5 (154 отзыва)
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - ... Читать все
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - по социальной работе.
    #Кандидатские #Магистерские
    260 Выполненных работ
    Евгения Р.
    5 (188 отзывов)
    Мой опыт в написании работ - 9 лет. Я специализируюсь на написании курсовых работ, ВКР и магистерских диссертаций, также пишу научные статьи, провожу исследования и со... Читать все
    Мой опыт в написании работ - 9 лет. Я специализируюсь на написании курсовых работ, ВКР и магистерских диссертаций, также пишу научные статьи, провожу исследования и создаю красивые презентации. Сопровождаю работы до сдачи, на связи 24/7 ?
    #Кандидатские #Магистерские
    359 Выполненных работ
    Дарья Б. МГУ 2017, Журналистики, выпускник
    4.9 (35 отзывов)
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных ко... Читать все
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных компаниях, сейчас работаю редактором. Готова помогать вам с учёбой!
    #Кандидатские #Магистерские
    50 Выполненных работ
    Мария М. УГНТУ 2017, ТФ, преподаватель
    5 (14 отзывов)
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ... Читать все
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ. Большой опыт в написании курсовых, дипломов, диссертаций.
    #Кандидатские #Магистерские
    27 Выполненных работ
    Вирсавия А. медицинский 1981, стоматологический, преподаватель, канди...
    4.5 (9 отзывов)
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - ... Читать все
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - медицина, биология, антропология, биогидродинамика
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Решение технологических проблем при обработке литого корпуса
    📅 2021 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Повышение работоспособности торцовых фрез с механическим креплением режущих пластин
    📅 2020 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка технологии изготовления деталей насос-дозатора с применением операции дорнования
    📅 2020 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка технологии автоматической сварки под слоем флюса тавровых балок на установке Corimpex
    📅 2020 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка алгоритмов управления дугой горящей в динамическом режиме
    📅 2020 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Электронно-лучевая сварка термоизолированной трубы
    📅 2021 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)