.png)
.png)
Email this article 
Open Access
Subscription Access
Determining the tribological characteristics of diamond ceramics in friction pairs with structural materials
https://doi.org/10.17073/1683-4518-2025-5-24-31
Abstract
The tribological characteristics of ultra-hard diamond-silicon carbide composite ceramic were experimentally determined using a ring-on-ring configuration against various dissimilar alloys and ceramics under dry friction conditions. The study demonstrated that the best anti-friction properties (µ = 0.05) occur in friction pairs involving diamond ceramics of analogous phase composition. The realization of interplanar contact interaction along the grain boundaries of large diamond particles, combined with the formation of a solid carbon lubricant, enables effective operational performance of the paired materials without significant mutual wear. Ill. 7. Ref. 27. Tab. 2.
About the Authors
M. A. MarkovRussian Federation
D. A. Dyuskina
Russian Federation
A. N. Nikolaev
Russian Federation
A. N. Belyakov
Russian Federation
A. G. Chekuryaev
Russian Federation
A. D. Bykova
Russian Federation
A. D. Kopylova
Russian Federation
References
1. Семенов, А. П. Трибологические свойства тугоплавких оксидов и неметаллических соединений при высоких температурах / А. П. Семенов // Трение и износ. ― 2008. ― Т. 29, №5. ― С. 531‒549.
2. Гаршин, А. П. Керамика для машиностроения / А. П. Гаршин, В. М. Гропянов, Г. П. Зайцев [и др.]. ― М. : Научтехлитиздат, 2003. ― 384 с.
3. Wang, X. Wet friction performance of C/C‒SiC composites prepared by new processing route / X. Wang, C. Yin, Q. Huang [et al.] // Journal of Central South University of Technology. ― 2009. ― Vol. 16, № 4. ― Р. 525‒529.
4. Суржиков, А. П. Изучение процессов консолидации ультрадисперсных порошков стабилизированного диоксида циркония при обжиге в интервале температур 1300‒1600 °С / А. П. Суржиков, С. А. Гынгазов, Т. С. Франгульян // Системы. Методы. Технологии. ― 2013. ― № 2(18). ― С. 106‒109.
5. Елисеев, Ю. С. Неметаллические композиционные материалы в элементах конструкций и производстве авиационных газотурбинных двигателей / Ю. С. Елисеев, В. В. Крымов, С. А. Колесников, Ю. Н. Васильев. ― М. : МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2007. ― 368 с.
6. Гордеев, С. К. Алмазокарбидокремниевые композиционные материалы АКК «Скелетон» / С. К. Гордеев // Вопросы материаловедения. ― 2024. ― № 1 (117). ― С. 99‒116.
7. Gordeev, S. K. Diamond-silicon carbide composite as a promising material for microelectronics and highpower electronics / S. K. Gordeev, S. B. Korchagina, V. E. Zapevalov [et al.] // Radiophysics and QuantumElectronics. ― 2022. ― Vol. 65, № 5/6. ― P. 434‒441.
8. Гордеев, С. К. Дисперсно-упрочненные композиции «алмаз ‒ карбид кремния» ― новые материалы для машиностроения / С. К. Гордеев, А. Ю. Ежов, Т. Д. Каримбаев [и др.] // Композиты и наноструктуры. ― 2015. — Т. 7, № 2 (26). ― С. 61‒71.
9. Каримбаев, Т. Д. Карбид кремния, дисперсноармированный алмазными частицами ― АКК «Скелетон» ― для элементов высокотемпературных узлов / Т. Д. Каримбаев, М. А. Мезенцев, Б. Мыктыбеков [и др.] // Композиты и наноструктуры. ― 2023. ― Т. 15, № 4. ― С. 273‒283.
10. Shevchenko, V. Ya. Reaction–diffusion pathways for a programmable nanoscale texture of the diamondSiC composite / V. Ya. Shevchenko, A. I. Makogon, M. M. Sychov [et al.] // Langmuir. ― 2022. ― Vol. 38, Iss. 49. ― P. 15220‒15225.
11. Shevchenko, V. Ya. New chemical technologies based on turing reaction–diffusion processes / V. Ya. Shevchenko, S. N. Perevislov, M. V. Kovalchuk, A. S.Oryshchenko // Doklady Chemistry. ― 2021. ― Vol. 496, № 2. ― P. 28‒31.
12. Шевченко, В. Я. Исследование защитных свойств нового керамического материала «Идеал» / В. Я. Шевченко, М. В. Сильников, А. С. Долгин [и др.] // Известия Российской академии ракетных и артиллерийских наук. ― 2021. ― № 4 (119). ― С. 87‒96.
13. Гаршин, А. П. Влияние некоторых технологических параметров на формирование структуры материалов на основе реакционно-спеченного карбида кремния / А. П. Гаршин, Ю. Н. Вильк // Огнеупоры и техническая керамика. ― 1996. ― № 8. ― С. 2‒8.
14. Гаршин, А. П. Реакционно-спеченные карбидокремниевые материалы конструкционного назначения. Физико-механические и триботехнические свойства / А. П. Гаршин, С. Г. Чулкин. ― СПб. : Изд-во Политехнического ун-та, 2006. ― 83 с.
15. Самойлов, В. М. Получение и исследование карбидкремниевых материалов на основе реакционносвязанного карбида кремния / В. М. Самойлов, И. А. Породзинский // Перспективные материалы. ― 2014. ― № 3. ― С. 67‒71.
16. Параносенков, В. П. Конструкционные материалы на основе самосвязанного карбида кремния / В. П. Параносенков, А. А. Чикина, М. А. Андреев // Огнеупоры и техническая керамика. ― 2006. ― № 7. ― С. 37‒40.
17. Belyakov, A. N. Study of the structural, physical, and mechanical characteristics of reaction-sintered silicon carbide ceramics / A. N. Belyakov, M. A. Markov, I. N. Kravchenko [et al.] // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. ― 2023. ― Vol. 52, Suppl. 1. ― P. S74‒S81. DOI: 10.3103/S1052618823090029.
18. Belyakov, A. N. Contemporary materials and their application in the construction of high-temperature objects / A. N. Belyakov, M. A. Markov, I. N. Kravchenko [et al.] // Refract. Ind. Ceram. ― 2023. ― Vol. 64, № 3. ― P. 256‒264. DOI: 10.1007/s11148-024-00835-3.
19. Belyakov, A. N. Investigation of the reaction-sintered B4C‒SiC materials produced by hot slip casting / A. N. Belyakov, M. A. Markov, A. N. Chekuryaev [et al.] // Glass Physics and Chemistry. ― 2023. ― Vol. 49, № 3. ― P. 306‒313. DOI: 10.1134/s1087659623600060.
20. Markov, M. A. High-temperature bending tests of reaction-sintered silicon carbide-based ceramic materials / M. A. Markov, S. V. Vikhman, A. N. Belyakov [et al.] // Russ. J. Appl. Chem. ― 2023. ― Vol. 96, № 1. ― P. 16‒20. DOI: 10.1134/s1070427223010032.
21. Belyakov, A. N. A comparative study of methods for obtaining silicon carbide ceramic materials / A. N. Belyakov, M. A. Markov, D. A. Dyuskina [et al.] // Refract. Ind. Ceram. ― 2023. ― Vol. 64, № 3. ― P. 299‒310. DOI: 10.1007/s11148-024-00842-4.
22. Markov, M. A. Development of novel ceramic construction materials based on silicon carbide for products of complex geometry / M. A. Markov, A. V. Krasikov, A. D. Bykova [et al.] // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. ― 2021. ― Vol. 50, № 2. ― P. 158‒163. DOI: 10.3103/S1052618821020096.
23. Ness, J. N. Microstructural evolution in reactionbonded silicon carbide / J. N. Ness, T. F. Page // Journal of Materials Science. ― 1986. ― Vol. 21, № 4. ― P. 1377‒1397. DOI: 10.1007/bf00553278.
24. Гордеев, С. К. Дисперсно-упрочненные композиции «алмаз ‒ карбид кремния» ― новые материалы для машиностроения / С. К. Гордеев, А. Ю. Ежов, Т. Д. Каримбаев [и др.] // Композиты и наноструктуры. ― 2015. ― Т. 7, № 2 (26). ― С. 61‒71.
25. Беляков, А. Н. Разработка высокоплотных керамических материалов из карбида кремния реакционным спеканием / А. Н. Беляков, М. А. Марков, И. Н. Кравченко [и др.] // Проблемы машиностроения и автоматизации. ― 2023. ― № 4. ― С. 32‒40.
26. Shevchenko, V. Y. Microstructure and properties of composite materials diamond ‒ silicon carbide / V. Y. Shevchenko, S. N. Perevislov // Refract. Ind. Ceram. ― 2022. ― Vol. 62, № 5. ― Р. 548‒553. https://doi.org/10.1007/s11148-022-00640-w
27. Пат. 157100 Российская Федерация, МПК U1. Сопловой аппарат турбины из керамического материала / Каримбаев Т. Д., Мезенцев М. А., Ежов А. Ю. и др. ; патентообладатель Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России). ― № 2015114516/05 ; заявл. 20.04.2015 ; опубл. 20.11.2015.
Supplementary files
For citation: Markov M.A., Dyuskina D.A., Nikolaev A.N., Belyakov A.N., Chekuryaev A.G., Bykova A.D., Kopylova A.D. Determining the tribological characteristics of diamond ceramics in friction pairs with structural materials. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2025;(5):24-31. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2025-5-24-31
Refbacks
- There are currently no refbacks.