Структурные изменения в металлических материалах в условиях адгезионного трения

• Автор: Тарасов, Сергей Юльевич
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 281 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СТРУКТУРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ НА ПОВЕРХНОСТИ ТРЕНИЯ В РАЗЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛАХ И ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ НАГРУЖЕНИЯ. (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)

1.1. Введение

1.2. Механизмы изнашивания

1.3. Механизмы адгезионного и абразивного изнашивания при одном проходе

1.4. Механизм усталостного изнашивания

1.5. Механизм коррозионного изнашивания металлов и керамик в скользящем контакте

1.6. Влияние температуры на износ металлов

1.7. Деформация материалов в зоне трения

1.8. Моделирование процесса изнашивания
1.9. Эффекты третьего тела - перенос и перемешивание
1.10. Трение и изнашивание материалов с фазовыми превращениями
1.11. Использование эффекта механического перемешивания (легирования) для снижения трения и износа в металлах
1.12. Постановка задачи
2. ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ МЕТОДИКИ, ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ

2.1. Материалы
2.2. Микроструктура нанопорошков, используемых для модификации поверхностных слоев образцов
2.3. Оборудование и методы испытаний
2.4 Методика электронноспектроскопического (РФЭС) исследования поверхностных слоев образцов сталей после трибоиспытаний в среде смазки с добавками нанопорошков
2.4. Заключение к разделу
3. СТРУКТУРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ПРИПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЯХ МЕТАЛЛОВ С РАЗЛИЧНОЙ СТРУКТУРОЙ ПРИ ТРЕНИИ В УСЛО-
ВИЯХ ТЯЖЕЛЫХ НАГРУЗОК
3.1 .Структурные изменения при трении аустенитных сплавов
3.2. Структурные изменения при трении в стали с мартенситной структурой
3.3. Структурные изменения в поверхностных слоях при трении пары медь - сталь 9ХС
3.4.Структурные изменения в поверхностных слоях при трении пары латунь Л70-сталь 9ХС
3.5. Обсуждение результатов
Заключение к разделу
4. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ДЕФОРМИРОВАНИЯ МАТЕРИАЛА В ПОВЕРХНОСТНОМ СЛОЕ ПРИ ТРЕНИИ
4.1. Наблюдения развития деформации в поверхностном слое при трении методом декорреляции спеклов

4.2. Исследование рельефа поверхностей износа методом оценки фрактальных свойств РЭМ изображений
4.3. Локализация деформации и механизм сдвиговой неустойчивости
Заключение к разделу
5. ОСОБЕННОСТИ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ ДЕФОРМИРОВАНИЯ МЕТАЛЛОВ С УЧЕТОМ ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ ПРИ ТРЕНИИ В УСЛОВИЯХ ТЯЖЕЛЫХ НАГРУЗОК НА ПРИМЕРЕ НИКЕЛИДА ТИТАНА
Заключение к разделу
6. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ СТРУКТУРНОЙ ДЕГРАДАЦИИ В ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛАХ ПРИ ТРЕНИИ

6.1. Структурные изменения в твердом сплаве
6.2. Структурные изменения в боридных покрытия
Заключение к разделу
7. НАПРАВЛЕННОЕ ФОРМИРОВАНИЕ ВТОРИЧНЫХ СТРУКТУР НА ПОВЕРХНОСТИ ТРЕНИЯ С ЦЕЛЬЮ ПОНИЖЕНИЯ МАСШТАБА ПОДПОВЕРХНОСТНОЙ ДЕФОРМАЦИИ

7.1. Результаты триботехнических исследований
7.2. Результаты исследований структуры поверхностных слоев методом атомно-силовой и атомно-силовой акустической микроскопии

Экспериментально условия формирования таких структур были исследованы с помощью наковальни Бриджмена [34]. В качестве образца для наковальни использовали специально приготовленный слоистый образец, состоявший из 10 фольг меди и серебра, которые спрессовывались под давлением 120 МПа в течение 5 минут. Затем из полученных заготовок вырезались образцы для испытаний в виде дисков диаметром 3,2 мм.
Приготовленные окончательно образцы помещались в наковальню Бриджмена, где к ним прикладывалось давление 2,0 Гпа, и подвижная часть аппарата проворачивалась относительно образца. Таким образом, моделировался сдвиг по поверхности слоистого образца. После этого с помощью ионного микроскопа с фокусируемым лучом (Б1ВМ) и вторичной ионной масс-спектроскопии авторы [34] получили данные о распределении элементов на поверхности образцов после испытаний. Было показано, что слои действительно формируются путем распространения "языков", в которых происходит образование складок материала. Неожиданным и чрезвычайно важным оказалось наличие объемной миграции элементов одного слоя сквозь другой, т.е. частиц серебра сквозь медь и наоборот, без оставления следов такой миграции. Интенсивность такой миграции возрастала, если в эксперименте применяли смазку.
Также были получены зависимости сдвиговых напряжений от сдвиговой деформации. Данный эксперимент был усложнен сильной анизотропией сдвига. Фактически ее величина была сравнима с величиной сдвига в пятнах контакта.
Многочисленными исследованиями было показано, что перенос материала при трении может идти в любом направлении. Материал переноса может быть в виде отдельных пятен, но иногда формируется и сплошная пленка. Явление переноса при трении ответственно за изменение режимов трения и изнашивания. В работе [35] изменения коэффициента трения соответствовали количеству перенесенного материала, а резкие изменения происходили