- •Конспект лекций
- •1. Введение в трибонику
- •1.1. Общие сведения
- •1.2. Основные термины.
- •2. Структура и свойства твердых тел
- •2.1. Металлическое состояние
- •2.2. Идеальный и реальный кристалл. Дефекты в кристаллах.
- •2.3. Структура дислокации. Образование дислокации.
- •2.4. Дефекты строения реальных твердых тел.
- •2.5. Физико – механические свойства поверхностных слоев.
- •2.6. Основные виды адсорбционных слоев
- •2.7. Внутренние поверхности металла
- •3. Виды трения твердых тел сухое и граничное трение.
- •3.1. Виды трения твёрдых тел.
- •3.2. Обзор некоторых существующих теорий трения.
- •3.3. Сухое и граничное трение
- •5. Износ материалов
- •5.1. Современные представления о природе износа твердых тел.
- •Основные методы исследования структуры
- •5.2. Характеристика процесса изнашивания. Приработка деталей машин.
- •5.3. Расчет интенсивности изнашивания материалов
- •5.3.1. Основное уравнение для расчета износа
- •5.3.2. Факторы, влияющие на интенсивность изнашивания.
- •7.1. Вопросы или контрольные задания к модулю №1 (темы 1 - 4)
- •3. Строение металлов.
- •7.2 Вопросы к модулю № 2 (темы 5- 8)
- •Литература
Основные методы исследования структуры
Для исследования металла поверхности трения в настоящее время применяют в основном физические методы, приведенные в табл.11
Табл. 11 – Современнее физические методы исследования структуры металлов /16/
Метод |
Краткое описание |
Оптическая металлография |
Исследования в светлом и темном поле с целью качественного определения фазового состава сплавов определение количественного содержания фаз, размера, формы и распределения выделений /диапазон увеличений 100-2000 крат/ |
Микротвердость |
В дополнение к оптической металлографии служит для идентификации различных фар в сплаве, а также для определения степени упрочнения каждой из фаз в исследуемой системе |
Рентгеноструктурный анализ |
Прямой метод определения фразового состава сплава /в основном фотометодом/; исследования тонкой структуры металла /с помощью дифрактометра/, т.е. определение степени совершенства кристаллитов, и преимущественной ориентировки, детальное изучение структурных изменений, протекающих в сплавах при их термической и механической обработке |
Электронография |
Применяют с той же целью, что и рентгеноструктурный анализ, однако дает информацию о более тонких слоях /для металлов менее 1000A/. Для исследования тонких пленок и утоненных фолы применяют метод "на просвет", для которого инструментальная погрешность меньше, чем для метода “на отражение” , однако последний позволяет исследовать массивные объекты из предварительного препарирования |
Электронная микроскопия |
Обладает высокой разрешающей способностью, позволяющей при соответствующей подготовке наблюдать изменения структуры на уровне, близком к атомарному. Позволяет применять большие увеличения до 100000 крат и более. Исследование с применением реплик дает детальную информацию о микроструктуре металла, не выявляемой оптическим микроскопом, |
Продолжение таблицы 11
|
строении дисперсных структур и, в частности, структур закалки, о их распределении и тем самым в ряде случаев позволяет установить качественную и количественную связь между структурой и свойствами металла или поведением его в эксплуатации. Электроннофрактографическое исследование может дать информацию о стадии разрушения и даже о его протекании. Применение сканирующего электронного микроскопа позволяет проводить непосредственное исследование образцов /без применения реплик/, а при наличии соответствующего приспособления – распределение химических элементов на поверхности объекта. Дифракционная электронная микроскопия является прямым методом исследования фазового состава тонких пленок и утоненных металлических фольг. В дополнение к аналогичному методу электронографии она позволяет индентисифицировать каждую фаз в данном сплаве и дает информацию о тонкой структуре реального металла, т.е. позволяет изучать структуру границ зёрен, исследовать дислокационные реакции, взаимодействие дислокации с различными фазами сплава. |
Рентгено-спектральный микроанализ |
Позволяет исследовать распределение различных химических элементов в материале при разрешении порядка нескольких микрометров. Это важно для решения большого числа металловедческих задач, таких как изучение микросегрегации и идентификации включений и выделений в технических сплавах. |
Метод непрерывного рентгенографирования |
Одна из разновидностей метода рентгеноструктурного анализа приспособленная для исследования трущихся поверхностей. При съемке оборудование может быть приближено к активной поверхности и фиксировать состояние металла в момент, непосредственно следующий за моментом выхода данной точки рабочей поверхности из зацепления. Позволяет фиксировать /фогометодом или с применением ионизационного счетчика/ структуру материала в состоянии, близком к тому, в каком он находился непосредственно в процессе трения и перед началом интенсивного охлаждения при выходе из контакта |
Метод масспектрометрии |
Использование газовыделения в качестве индикатора процессов происходящих на фракционном контакте |
Проявление внутренней формы адсорбционного эффекта вызывается адсорбцией ПАВ на внутренних поверхностях раздела – зародышевых микротрещинах разрушения, возникающих в процессе деформации металла. Это приводит к снижению работы образования новых поверхностей облегчению развития микротрещин, возникновению хрупкого разрушения и резкой потере прочности [6].
В нормальных условиях трения и износа, а также при обработке металлов резанием явления адсорбционного понижения прочности выражены слабо.
Наличие ПАВ не изменяет роли кислорода воздуха в процессах трения и износа. Это объясняется прежде всего тем, что скорость хемосорбционного взаимодействия кислорода воздуха с поверхностью металла значительно превышает скорость адсорбции ПАВ.
Справедливость высказанного представления об экранирующем действии кислорода показана в работе [14] были установлены значительно большие эффекты адсорбционного понижения прочности под влиянием ПАВ в процессах трения и износа в газовых средах, не содержащих кислорода.
В связи с принципиальным теоретическим и практическим значением этого вопроса было проведено систематическое исследование процессов трения и износа с поверхностно-активными и инактивными смазками в газовых средах, содержащих кислород /воздух/ и не содержащих кислород /аргон/ [14]
Таким образом, действительные эффекты адсорбционного пластифицирования и диспергирования обнаруживаются при отсутствии кислорода в зоне трения и характеризуются намного большими величинами, чем при совместном действии хемосорбции кислорода и адсорбции ПАВ. Эффект Ребиндера наиболее ярко проявляется при отсутствии окислов на поверхности металла. Этот факт находится в очевидном противоречии с представлениями отдельных авторов о том, что адсорбционное понижение прочности металлов связано с наличием оксидной пленки и ее удалением при действии ПАВ. Ошибочность этих воззрений ранее отмечалась в ряде работ П.А. Ребиндера с сотрудниками [6].
Учет экранирующего действия хемосорбционных оксидных пленок позволяет более полно и строго изучать и использовать различные стороны эффекта Ребиндера, что особенно важно для решения многих технических задач трения, смазки, износа, усталостной прочности, обработки металлов резанием и приработки сопряженных деталей машин.