Marchuk R. Improvement of tribotechnical characteristics of sliding pairs by enhancing the anti-wear properties of polymer and composite materials

Українська версія

Thesis for the degree of Doctor of Philosophy (PhD)

State registration number

0826U004037

Thesis Registration Form

0826U004037.pdf

Applicant for

Specialization

  • 131 - Прикладна механіка

10-08-2026

Specialized Academic Board

PhD 14619

National University «Kyiv Aviation Institute»

Essay

The dissertation is devoted to the study of general regularities and micromechanical properties of polymers and polymer composite materials in sliding friction pairs, which allows determining methods for controlling the performance properties of modified surfaces and improving the technology of controlled structural adaptation of bearings. The scientific novelty of the obtained results lies in the following statements: a correlation has been established between the thermal state of the contact and the surface hardening coefficient, which mathematically substantiates the concept of "activation heating" of amorphous-crystalline composites (Zedex, PEEK, PET); the physical nature of the wear resistance of epoxy-graphite systems has been determined. It has been established that the mechanism of their stabilization is initiated by the formation of secondary antifriction tribofilms that act as a thermal damper, preventing the degradation of the polymer matrix. A technology for manufacturing epoxy-graphite composites (up to 20.5% graphite by weight) and a precision methodology for evaluating anti-wear properties based on Pt100 sensors in accordance with ISO 7148-2:2026 have been proposed, which ensures increased reliability and durability of intensively loaded aviation friction nodes by controlling the processes of frictional hardening (acts of implementation of scientific research results dated October 9, 2025, ND Production LLC, and February 11, 2026, Lutsk Repair Plant "Motor" LLC). The results of the dissertation research have been integrated into the educational process of the National Aviation University: the theoretical issues related to the application of modern polymer composite materials for sliding bearings have been included in the thematic plan of lectures, practical and laboratory classes in the discipline "Technologies of Structural Materials" for Bachelor's degree students; in the preparation of qualification papers for Master's degree students in the specialty 272 "Aviation Transport", the developed technological measures for increasing the wear resistance of components of aviation tribomechanical systems are utilized (act of implementation in the educational process dated January 7, 2026). Keywords: friction, sliding friction, wear, wear resistance, bearing units, metal-polymer plain bearings, composites, tribotechnical properties, friction coefficient, temperature, surface relief, surface hardening.

Read more

Research papers

1. Марчук Р., Мнацаканов Р. Аналіз полімерних композиційних матеріалів для підшипників ковзання. Problems of Friction and Wear. 2023. № 1(98). С. 55–62. URL: https://doi.org/10.18372/0370-2197.1(98).17359

2. Марчук Р., Мнацаканов Р. Трибометрична машина для дослідження трибологічних характеристик полімерів. Problems of Friction and Wear. 2023. № 2(99). С. 32–38. URL: https://doi.org/10.18372/0370-2197.2(99).17624

3. Марчук Р., Мнацаканов Р. Аналіз та інтерпретація зносу полімерних матеріалів на основі трибометричних досліджень. Problems of Friction and Wear. 2023. № 4(101). С. 52–59. URL: https://doi.org/10.18372/0370-2197.4(101).18079

4. Марчук Р., Мнацаканов Р. Аналіз основних функціональних параметрів шорсткості мікрорельєфу поверхні полімерів. Problems of Friction and Wear. 2024. № 2(103). С. 130–139. URL: https://doi.org/10.18372/0370-2197.2(103).18695

5. Marchuk R., Mnatsakanov R., Yashchuk O. P., Kushch O. I., Nyshchuk D. Іnfluence of tribotesting on microhardness of polymers. Problems of Tribology. 2025. Т. 30, № 1/115. С. 45–50. URL: https://doi.org/10.31891/2079-1372-2025-115-1-45-50

6. Марчук Р., Мнацаканов Р. Трибологічні випробування та структурна адаптація полімерних композитів. Problems of Friction and Wear. 2026. № 4(109). С. 131–138. URL: https://doi.org/10.18372/0370-2197.4(109).20761

7. Малярчук І. В., Мікосянчик О. О., Педан Є. В., Марчук Р. М. Вплив модифікаторів тертя на триботехнічні характеристики контакту. АВІА 2023: матеріали ХVI міжнар. наук.-практ. конф., м. Київ, 18–20 квітня 2023 р., Київ, 2023. С. 1.54–1.57. URL:https://conference.nau.edu.ua/index.php/Congress/Congress2022/paper/viewFile/8867/7018.

8. Бахтіаров Я., Марчук Р. Підвищення експлуатаційних властивостей полімерних матеріалів для підшипників ковзання. Політ. Сучасні проблеми науки: матеріали ХХІІІ міжнар. наук.-практ. конф. здобувачів вищої освіти і молодих учених, м. Київ, 4–7 квітня 2023 р., Київ, 2023. С. 33–37.

9. Мнацаканов Р. Г., Погребняк Н. О., Марчук Р. Вплив швидкості ковзання на шорсткість та зносостійкість полімерних матеріалів. Авіація в ХХІ столітті – Безпека в авіації та космічні технології: матеріали XI Всесвітнього конгресу, м. Київ, 25–28 вересня 2024 р., Київ, 2024. С. 1.2.5–1.2.8. URL: https://congress.nau.edu.ua/2024/info/Congress-2024.pdf.

10. Турчаненко М., Марчук Р. Дослідження властивостей полімерних матеріалів та їх можливе застосування: переваги і недоліки. Політ. Сучасні проблеми науки: матеріали ХХIV міжнар. наук.-практ. конф. здобувачів вищої освіти і молодих учених, м. Київ, 2–5 квітня 2024 р., Київ, 2024. С. 41–42. URL:https://aki.kai.edu.ua/wpcontent/uploads/%d0%9f%d0%be%d0%bb%d1%96%d1%8224_%d0%90%d0%9a%d0%a4.pdf

11. Нищук Д. В., Марчук Р. М. Оцінка мікротвердості полімерів при терті ковзання. Політ. Сучасні проблеми науки: матеріали ХХV міжнар. наук.-практ. конф. здобувачів вищої освіти і молодих учених, м. Київ, 1–4 квітня 2025 р., Київ, 2025. – С. 52–53. URL:https://nau.edu.ua/site/variables/docs/docsmenu/studnauka/polit2025/Polit-2025_AKF.pdf

Read more

Files

Dis-Robota_Marchuk-pidpisana-.pdf

autoreferat-Марчук_Анотація.docx

Similar theses

0826U004889

Yuliia Sikirash

Technological methods for increasing the efficiency of finishing operations when processing ferroceramic products

0826U004795

Ivan Kostetskyi

Tribotechnical Properties of Laser- Modified Eutectic Plasma Coatings

0826U004796

Mykhailo Hlovyn

Tribotechnical Properties of Discretely Nitrided Coatings Obtained by Laser Chemical-Thermal Treatment

0826U004199

Xianding Xue

Improving the efficiency of abrasive waterjet equipment based on new technical solutions

0826U004135

Kyrylo Krasnoselsky

Control of Shape Formation in Multi-Layer High-Strength Low-Alloy Steel Structures in Wire Arc Additive Manufacturing through Shielding Gas Regulation