Cavitation and abrasive resistance of low-melting metals

Authors

  • Володимир Іванович Коваленко Institute of Solid State Physics, Materials Science and Technology, National Science Center "Kharkov Institute of Physics and Technology", Str. Academic, 1, Kharkov, Ukraine, 61108, Ukraine https://orcid.org/0000-0003-3046-4423
  • Володимир Григорович Маринін Institute of Solid State Physics, Materials Science and Technology, National Science Center "Kharkov Institute of Physics and Technology", Str. Academic, 1, Kharkov, Ukraine, 61108, Ukraine https://orcid.org/0000-0001-5417-7029

DOI:

https://doi.org/10.15587/2312-8372.2014.23426

Keywords:

metals of ІA-IVA groups, resistance, cavitation, abrasive wear, microhardness, ratio, correlation coefficient

Abstract

Results of experimental studies of resistance of low-melting metals Pb, Sn, Cd, Zn, Al, Cu with the melting point up to 1100ºC exposed to cavitation and rigid abrasive particles are given in the paper. Cavitation was created in a volume of distilled water using ultrasonic waves, emitted by the vibrator of exponential profile, which is connected to a generator. The oscillation amplitude of the vibrator surface was 30±2 mm, frequency - 20 kHz. Under the influence of cavitation, samples destruction, the magnitude of which was measured by gravimetric method, occurred. Abrasive wear of the samples was measured according to the scheme "plane - disc". The disc is made of rigid abrasive particles. The motion velocity of the disk surface, which is in contact with the sample surface is 4.38 m/s at a sample load of 2.2 N. The mass losses were measured for a fixed time interval. Microhardness was determined using the device PMT-3. It was found that cavitation (Zk) and abrasive (Za) resistances are connected with microhardness (Hμ) of metals by ratios Zk = 2,48·10-2·Нµ1,7 and Z= 2,4·104·Нµ0,92 when measuring Hμ by GPa. For both regression equations, the Pearson correlation coefficient is about 0.99. The data obtained are of scientific and practical importance, especially when selecting materials to create protective coatings for machine parts and mechanisms, operating under the influence of cavitation and abrasive particles.

Author Biographies

Володимир Іванович Коваленко, Institute of Solid State Physics, Materials Science and Technology, National Science Center "Kharkov Institute of Physics and Technology", Str. Academic, 1, Kharkov, Ukraine, 61108

Junior Research Fellow

Department of intense vacuum-plasma technologies

Володимир Григорович Маринін, Institute of Solid State Physics, Materials Science and Technology, National Science Center "Kharkov Institute of Physics and Technology", Str. Academic, 1, Kharkov, Ukraine, 61108

Candidate of physico-mathematical sciences, senior researcher

Department of intense vacuum-plasma technologies

References

  1. Прис, К. Эрозия [Текст]: пер. с англ./ под ред. К. Прис. – М.: Мир, 1982. – 368 с.
  2. Спринжер, Дж. С. Эрозия при воздействии капель жидкости [Текст]: пер. с англ./ Дж. С. Спринжер. – М.: Машиностроение, 1981. – 200 с.
  3. Коваленко, В. І. Обладнання для дослідження ерозії покриттів при мікроударному діянні [Текст]/ В. І. Коваленко, В. Г. Маринін// Вопросы атомной науки и техники. Сер. Фізика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. – 1998. – № 5(71) – С. 83-89.
  4. Маринін, В. Г. Ерозія вакуумно-дугових титанових покриттів при дії кавітації [Текст]/ В. Г. Маринін, В. І. Коваленко, Л. І. Мартиненко, Ю. М. Соловіченко// Препринт ХФТІ 2008-2. – Харків: ННЦ ХФТІ, 2008. – 22 с.
  5. Vyas, B. Stress produced in Solid by cavitation [Text] / B. Vyas, C. M. Precce// Journal of Applied Physics. – 1976. – V. 47, №12. – P. 5133-5138.
  6. Гольцев, В. П. Прочностные характеристики кристаллических веществ и их связь с энергией решетки и износостойкостью [Текст]// Трение и износ. – 1983. – Т. 47, № 3. – С. 415-419.
  7. Ровинский, Б. М. О зависимости механических свойств твердых тел от атомного взаимодействия в решетке [Текст]/ Б. М. Ровинский// Известия АН СССР, ОТН. – 1956. – № 9. – С. 55-64.
  8. Дриц, М. Е. Свойства элементов [Текст]: справочник/ под ред. М. Е. Дрица. – М.: Металлургия, 1985. – 672 с.
  9. Маринін, В. Г. Ерозія технічно чистих металів при дії кавітації [Текст]/ В. Г. Маринін// Препринт ХФТІ. – Харків: ННЦ ХФТІ, 2011. – 43 с.
  10. Маринін, В. Г. Покриття для захисту елементів теплоенергетичного устаткування [Текст]/ В. Г. Маринін// Східно-Європейський журнал передових технологій. – 2011. – T. 5, N 5(53). - С. 32-37.
  11. In: Pris, K. (1982). Eroziia. Translation from English. M.: Mir, 368.
  12. Sprinzher, J. S. (1981). Eroziia pri vozdeistvii kapel' zhidkosti. Translation from English. M.: Mashinostroenie, 200.
  13. Kovalenko, V. І., Marinіn, V. H. (1998). Obladnannia dlia doslіdzhennia erozіi pokrittіv pri mіkroudarnomu dіiannі. Voprosy atomnoi nauki i tekhniki. Ser. Fіzika radiatsionnykh povrezhdenii i radiatsionnoe materialovedenie, 5(71), 83-89.
  14. Marinіn, V. H., Kovalenko, V. І., Martinenko, L. І., Solovіchenko, Yu. M. (2008). Erozіia vakuumno-duhovikh titanovikh pokrittіv pri dіi kavіtatsіi. Preprint KhFTІ 2008-2. Kharkіv: NNTs KhFTІ, 22.
  15. Vyas, B., Precce, C. M. (1976). Stress produced in Solid by cavitation. Journal of Applied Physics, V. 47, №12, 5133-5138.
  16. Hol'tsev, V. P. (1983). Prochnostnye kharakteristiki kristallicheskikh veshchestv i ikh sviaz' s enerhiei reshetki i iznosostoikost'i. Trenie i iznos, T. 47, № 3, 415-419.
  17. Rovinskii, B .M. (1956). O zavisimosti mekhanicheskikh svoistv tverdykh tel ot atomnoho vzaimodeistviia v reshetke. Izvestiia AN SSSR, OTN, № 9, 55-64.
  18. In: Drits, M. E. Svoistva elementov. (1985). M.: Metallurhiia, 672.
  19. Marinіn, V. H. (2011). Erozіia tekhnіchno chistikh metalіv pri dіi kavіtatsіi. Preprint KhFTІ. Kharkіv: NNTs KhFTІ, 43.
  20. Marinіn, V. H. (2011). Coverings for protection of elements the heat power equipment. Eastern-European Journal Of Enterprise Technologies, 5(5(53)), 32-37.

Published

2014-03-18

How to Cite

Коваленко, В. І., & Маринін, В. Г. (2014). Cavitation and abrasive resistance of low-melting metals. Technology Audit and Production Reserves, 2(1(16), 65–67. https://doi.org/10.15587/2312-8372.2014.23426