Влияние поверхностно-активных сред на контактные упругопластические деформации приповерхностных слоев металлов и их трибологические характеристики

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

На основе представлений физико-химической механики проведен материаловедческий анализ трибологической эффективности дисперсных систем, применяемых при производстве пластичных смазочных материалов для узлов трения машин и приборов. В качестве примера рассмотрены изменения микроструктурных характеристик при трибодеформации бронзы БрА5 в условиях проявления эффекта Ребиндера, определяющего возможность реализации режима «избирательного переноса» при работе трибосопряжений. Показано, что при трении бронзы в поверхностно-упрочняющих, или инертных смазочных средах интенсивность ее изнашивания составляет Ih = 1.5×10–7 – 4.0×10–8. При трении бронзы в амбивалентных средах (например, в некоторых сложных полиэфирах) реализуются обе формы проявления эффекта – поверхностно-пластифицирующая и поверхностно-упрочняющая, с преобладанием последней. При этом износостойкость бронзы повышается не менее чем в два раза. При трении бронзы в поверхностно-пластифицирующих средах в приповерхностном слое бронзы формируются два кристаллографически изоструктурных твердых раствора, один из которых обогащен медью. Интенсивность изнашивания бронзы снижается до величины Ih = 4.0×10–8. Показано, что применение в трибосопряжениях в качестве смазочных материалов дисперсных систем с поверхностно-пластифицирующими дисперсными фазами способствует образованию в антифрикционном материале износостойкой структуры и приводит к установлению при работе трибосопряжения устойчивого малоизносного режима «избирательного переноса».

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Л. И. Куксенова

Институт физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина РАН; Институт машиноведения им. А. А. Благонравова РАН

Email: visavenko@rambler.ru
Россия, Москва; Москва

В. И. Савенко

Институт физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: visavenko@rambler.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Shchukin E.D. Physical–Chemical Mechanics of Solid Surfaces. / in: Encyclopedia of Surface and Colloid Science, Second Edition. N. Y.: Taylor and Francis, 2012. P. 1.
  2. Ахматов А.С. Молекулярная физика граничного трения. М.: Физматгиз, 1963. 427 с.
  3. Костецкий Б.И., Натансон М.Э., Бершадский Л.И. Механо-химические процессы при граничном трении. М.: Наука, 1972. 170 с.
  4. Заславский Ю.С. Механизм действия противоизносных присадок к маслам. М.: Химия, 1978. 224 с
  5. Гаркунов Д.Н. Триботехника. М.: Изд-во МСХА, 2002. 632 с.
  6. Савенко В.И. // Эффект безызносности и триботехнологии. 1994. № 3–4. С. 26.
  7. Савенко В.И., Щукин Е.Д. // Трение и износ. 1987. Т. 8. № 4. С. 581.
  8. Суворов Э.В. Дифракционный структурный анализ. М.: Юрайт, 2023. 309 с.
  9. Петухов В.Ю., Гумаров Г.Г. Исследование поверхностных слоев твердых тел методом скользящего рентгеновского пучка. Казань: КГУ, 2009. 16 с.
  10. Щукин Е.Д., Савенко В.И., Малкин А.И. Лекции по физико-химической механике. М.: Нобель пресс. 2015. 680 с.
  11. Щукин Е.Д., Савенко В.И., Качанова Л.А. // Поверхность. 1982. № 2. С. 25–41.
  12. Westwood A.R.C., Ahern J.S., Mills J.J. // J. Colloids and Surfaces. 1981. V.2. No.1. P. 1.
  13. Савенко В.И., Щукин Е.Д. // Поверхность. 1987. № 12. С. 20.
  14. Савенко В.И., Щукин Е.Д. // Там же. 1989. № 8. С. 129.
  15. Рыбакова Л.М., Куксенова Л.И. Структура и износостойкость металла. М.: Машиностроение, 1982. 212 с.
  16. Гегузин Я.Е. // УФН. 1986. Т. 149. № 1. С. 149.
  17. Флейшер Р., Хиббард У. Упрочнение при образовании твердого раствора // Структура и механические свойства металлов. М.: Металлургия, 1967. С. 85.
  18. Марковец М.П. Определение механических свойств металлов по твердости. М.: Машиностроение, 1979. 191 с.
  19. Справочник по триботехнике. / Под общ. ред. Хебды М., Чичинадзе А.В. Т. 1. Теоретически основы. М.: Машиностроение, 2089. 400 с.
  20. Чичинадзе А.В., Браун Э.Н., Буше Н.А., и др. / Под общ. ред. А.В. Чичинадзе. / Основы трибологии (трение, износ, смазка). 2-е изд. переработ, и доп. – М.: Машиностроение, 2001. 664 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Распределение остаточных нормальных (σrij) и максимальных касательных (τrmax = 0.5σr22) напряжений в модельных образцах после трибоконтактного воздействия на их поверхность жесткого цилиндра (модельного единичного микровыступа) в условиях применения поверхностно-пластифицирующей (а) и поверхностно-упрочняющей (б) смазочной среды. Здесь σs (σh) – амплитуда (предел текучести) остаточного напряжения в пластифицированном (упрочненном) приповерхностном слое трибоматериала, hs (hh) – его толщина.

Скачать (134KB)
3. Рис. 2. Фрагменты дифрактограмм бронзы БрА5 после трения образцов в смазочных средах: а –М9С, ПАК, ПЭФ-180; б – ПДГКДОС, ПЭТ С5-С9, М9С+ДЭБЯК-1 (9:1); в – ДЭБЯК-1; г – ДЭБЯК-2; д – ДЭБЯК-3, М9С+ДЭБЯК-1 (1:1). Показана область углов дифракции θ вблизи линии (311).

Скачать (163KB)
4. Рис. 3. Изменение периода кристаллической решетки сплава Cu-Al (бронзы БрА5) по глубине h модифицированной зоны после трения образцов в разных смазочных средах; а – состояние после трения в средах М9С, ПАК, ПЭФ-180 (1), после трения в средах ПДГКДОС, ПЭТ С5-С9 (2); б – после трения в среде ДЭБЯК-1; в – после трения в среде ДЭБЯК-2; г – после трения в среде ДЭБЯК-3.

Скачать (180KB)
5. Рис. 4. Изменение периода кристаллической решетки структурных составляющих модифицированной зоны по ее толщине при деформации трением в смеси М9С+ДЭБЯК-1: для фаз α и α1 – при объемном соотношении компонентов 1:1, для фазы α2 – при соотношении 9:1.

Скачать (77KB)
6. Рис. 5. Изменение физического уширения рентгеновских линий структурных составляющих α и α1 – фаз при трении бронзы БрА5 в смазочной смеси (М9С+ДЭБЯК-1) с соотношением компонентов 1/1: αin – исходное состояние α-фазы; αf – первичная модифицированная фаза (α) после трения; α1f – выделившаяся вторичная фаза после трения.

Скачать (73KB)
7. Рис. 6. Зависимости интенсивности изнашивания Ih бронзы БрА5 при трении в смазочной дисперсии ДЭБЯК-1/М9С) от пути трения L: 1 – соотношение компонентов 1/9; 2 – 1/1.

Скачать (62KB)

© Российская академия наук, 2024