Деформация и разрушение модифицированных ионными пучками материалов при трении

• Автор: Гриценко, Борис Петрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 297 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Физические основы повышения трибологических свойств

металлов и сплавов методом ионно-пучковой обработки

1.1. Изнашивание материалов при трении

1.1.1. Физические процессы, происходящие в приповерхностных слоях материалов при трении
1.1.2. Акустические колебания, возникающие при трении; влияние акустических колебаний на деформационное поведение металлов

1.1.3. Основные механизмы изнашивания твердых тел при трении

1.2. Ионная имплантация как метод модификации поверхностных свойств металлов и сплавов
1.2.1. Физические процессы, происходящие в металлах и сплавах при ионной имплантации
1.2.2. Свойства ионно-имплантированных металлов и сплавов
1.3. Выводы
1.4. Задачи исследования
Глава 2. Характеристики объектов и методы исследования
2.1. Образцы для исследований
2.2. Изделия для разработки и апробирования технологий модифицирования материалов методом ионной имплантации
2.3. Методы исследования
Глава 3. Разрушение ионно-имплантированных материалов
при трении
3.1. Изучение закономерностей изнашивания армко-железа, стали 45, титана ВТ1-0 и сплава ВТ6 при трении
3.1.1. Кинетика изнашивания армко-железа и стали

при трении
3.1.2. Кинетика образования пятен контактов металлов при трении в условиях подавления акустических колебаний
3.2. Изучение спектральных характеристик акустических колебаний, возникающих в трибосистеме
3.3. Изучение влияния ионной имплантации на акустические характеристики поверхностных слоев стали
3.4. Исследование микроструктуры поверхностных слоев образцов стали 45 после испытаний на трение
3.5. Влияние структуры материалов на изнашивание образцов
3.6. Изменение структуры приповерхностных слоев при трении
3.7. Морфология поверхностей трения
3.8. Выводы
Глава 4. Разрушение и изнашивание режущего инструмента при
эксплуатации
4.1. Механизмы изнашивания режущего инструмента
4.2. Разрушение режущего инструмента
4.3. Некоторые особенности разрушения твердосплавных резцов
4.3.1. Мезомеханические особенности разрушения твердосплавных резцов
4.3.2. Развитие периодически расположенных проточин
4.4. Изучение влияния структуры материала твердосплавных пластин
на их изнашивание
4.4.1. Влияние термомеханической обработки на структурно-фазовый
состав твердого сплава
4.4.2. Влияние термомеханической обработки на микротвердость и износостойкие свойства твердого сплава
4.5. Выводы
Глава 5. Повышение эксплуатационных характеристик режущего

инструмента путем формирования слоевых структур в приповерхностных областях материалов
5.1. Формирование износостойких приповерхностных слоев методом ионной имплантации
5.1.1. Формирование приповерхностных слоев в твердосплавных мелкоразмерных сверлах отечественного производства
5.1.2. Повышение износостойкости твердосплавных мелкоразмерных сверл фирмы Key ware technology inc
5.1.3. Повышение износостойкости мелкоразмерных сверл из быстрорежущей стали
5.1.4. Формирование износостойких приповерхностных слоев в твердосплавных пластинах, используемых для обточки колесных пар
вагонов
5.2. Формирование приповерхностных слоев, обеспечивающих повышение износостойкости и коррозионной стойкости
стали 65X13
5.2.1. Повышение стойкости тонколезвийного инструмента
5.2.2. Возможности использования ионной имплантации для бактерицидной защиты
5.3. Формирование износостойких покрытий напылением, совмещенным с ионной имплантации
5.4. Апробирование метода ионной имплантации
в машиностроении
5.5. Выводы
Глава 6. Защита материалов трибосистем от акустического разрушения
поверхностных слоев
6.1. Закономерности в разрушении материалов трибосистем
6.2. Роль акустических колебаний, генерируемых трибосистемой,
в разрушении материалов при трении

териалов происходит изменение элементного состава и самоорганизация структуры. Материал, даже если он был однородным, становится градиентным. Во-вторых, при трении присутствуют практически все процессы, которые могут быть при деформации, от смещений с вращением до полной деструкции материала и превращения его, например, из кристаллического состояния в аморфное. В-третьих, при фрикционном взаимодействии твердых тел в приповерхностных слоях контактирующих материалов возникает структурное и фазовое перестроение [41-43], между соприкасающимися материалами образуется слой -так называемое ’’третье тело” [42, 44-50]. Материал приспосабливается к условиям трения. Этот начальный период, называемый периодом приработки, характеризуется интенсивным изнашиванием материалов. В период приработки осуществляются все основные перестроения структуры, изменение элементного состава и образование третьего тела. В дальнейшем, если не изменяются условия, трибологическая система может продолжительное время находиться в динамическом равновесии. Тем, как будет выполнена приработка, и какие структуры при этом образуются, определяется дальнейшая судьба пары трения. Рассмотрим основные процессы, протекающие на первом этапе работы пары трения.
Согласно модели трения Боудена-Тейбора [51], при контакте двух шероховатых поверхностей неровности вступают в контакт. При этом давление на контактах очень велико из-за их малой площади. Наблюдается пластическая деформация материала, поверхности сближаются, количество контактов увеличивается. Через какое-то время площадь фактического контакта увеличится настолько, что материал может нести нагрузку, не деформируясь. На части пятен контактов образуются мостики сварки (адгезионные связи). При движении тел относительно друг друга эти связи разрушаются. Разрыв связей дает адгезионную составляющую силы трения. В дальнейшем, используя такую же схему контактирования, И.В. Крагельским [52] была разработана молекулярномеханическая теория трения. Использование схемы деформирования твердого