Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Евдокимов, В. Д. Экзоэлектронная эмиссия при трении

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

21.10.2023

Размер:

10.35 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1415 / 1915 16 17 18 19 > Следующая >>>

доватедьно, через некоторое время после зачистки, когда вырос	окис-
ный слой предельной толщины и реакция окисления прекратилась,	и с

чезают участки с пониженной работой выхода. Поскольку окисление шло за счет вьіхода металлических ионов на поверхность окисла, то очевидно, что существование и исчезновение неравновесных участков

поверхности, ответственных за длинноволновый фотоэффект,связано имен но с ними. Необходимо выяснить, каким же образом ионы металла влияют на фотоэлектрические свойства поверхности - создают ли они островки с пониженной работой выхода или же разогревают поверх

ность	за счет теплового эффекта окисления.
Теперь можно дать определение экзоэлектронной эмиссии с			метал
лов -	это нестабильная	эмиссия, стимулированная квантами с	энер
гиями,	меньшими работы	выхода поверхности, и обусловленная	суще

ствованием неравновесных участков. Если принять такое определение, становится понятным, как важно правильно выбрать условия подсветки.

При hv	> срк фотоэффект затухает главным			образом за счет погло
щения	электронов в слое	окисла. При	hv <<р	"фотоотклик" дают
только	микрое копи чес юі	малые участки	поверхности, чем и объясняет

ся малая интенсивность экзоэлектронной эмиссии. В последнем случае фототок уменьшается вследствие поглощения электронов в окисле и


уменьшения		числа фотоактивных участков поверхности. С							исчезнове
нием этих участков полностью прекращается фотоэффект.
Работа выхода окисленных металлических поверхностей и параметры
окисных пленок. Сравнивая величины				<р и <рк		из	табл.		12,	отметим,
что	у одних	металлов (AI, Mg, Zn ) зачистка			на	воздухе уменьшает р а
боту	выхода,	у других (Cd, Nb, T i ) -		увеличивает			ее.		Эти	изменения
значительны		(+0,59эв у	Ті и - 0,6эв	у	AI)	и не		могут являться
результатом		одной лишь	деформации [ 185].		Очевидно,			причинами ука

занных изменений работы выхода могут быть также окисные и адсорб ционные слои.


По существующей теории работа		выхода		металлической			поверхности,
покрытой слоем окисла или полупроводника,				не должна		существенно
измениться, если толщина слоя	L	намного		меньше	дебаевской			длины
экранирования Lrj [ 342]. Окисные	пленки		на	металлах	обладают			непло
хими изолирующими свойствами. Оценка			величины L p			для	них	дает
значения порядка 103Я. Адсорбция		кислорода и паров			воды		приводит к

отрицательному заряжению поверхности и увеличению работы выхода

примерно на 0,5 эв [343]. Поэтому	при окислении в атмосферных	у с
ловиях, когда максимальная толщина	окисла не превышает 50 Я и	при

сутствуют слои адсорбированного кислорода, работа выхода окислен ного металла либо не должна изменяться, либо может только увели чиваться по сравнению с работой выхода чистой металлической поверх ности. Именно это и наблюдается при исследовании окисленных поверх

ностей		Cd, Sn, Mg, Nb, Ті методом контактной разности потенциалов. Но
для	AI	и	Zn	получен обратный результат. Измерения работы						выхода
окисляющегося				алюминия дали следующие значения: через					1 мин	после
зачистки			- 3,65	эв, через 1 час - 3,70		эв,	через	24 часа	- 3,77	эв,
через 48			час. -	3,82	и через 1 месяц -	3,97	эв.	В то же	время	тол
щина	окисной пленки				за первые 5 час.	окисления		наросла	до 17	Я,

142

за 24 часа - до 20 S и практически не изменялась в дальнейшем. По нятно ,' что работа выхода меняется не с толщиной окисла, а по мере "старения" поверхности.

Эксперименты по влиянию света на скорость окисления (рис. 60) подтвердили модель Мотта для алюминия. Из этой модели следует, что наружная поверхность окисла заряжена отрицательно. Тогда при толщине окисной пленки, много меньшей дебаевской длины экрани

рования (L « L r j ) , H		при отрицательном			заряжении поверхности			р а
бота выхода должна		увеличиваться, но не			уменьшаться. Это		не	с о г
ласуется с	данными	для AI	и	Zn. Такую	противоречивую	на	пер
вый взгляд	картину,	когда	при	отрицательном заряжении		поверхнос

ти работа выхода уменьшается, можно объяснить, используя зонную модель окисной пленки, включающую поверхностные состояния [344] .

На диаграммах рис. 69 по вертикали отложена энергия электронов. Для удобства объяснения металл и окисная пленка вначале условно разделены (рис. 69,а) . Вблизи границы раздела металл - окисел пока заны поверхностные состояния - S - локальные поверхностные энерге тические уровни типа таммовских [344-346]. Когда поверхностный з а ряд окисла равен нулю, часть поверхностных состояний, находящихся ниже уровня Ферми F, заполнена электронами. Если металл и окисел привести в контакт (рис. 69,6), то поверхностные состояния могут

заряжаться в случае

<р

< m

и разряжаться при <р

> ©

где

т м

т о „

*м

работа

выхода

металла

и окисла

соответственно. Для рассмат

риваемого случая

> m

поэтому окисная

пленка заряжается

положи-

тельно, отдавая электроны с уровней

пока

не

произойдет

вырав

нивания

фермиевских

уровней

металла и

окисла. Высота

потенциального

барьера

на

границе

металлокисел

будет определена

разностью

у =

Ч м ' Х " ^ '

г Д е

сродство

окисла

электрону;

\г

по

ложительный

потенциал,

до

которого

зарядилась

окисная

пленка. Экра

нирование поверхностного заряда в объеме окисла незначительно вслед ствие малой толщины пленки. Поэтому заметного искривления энерге тических зон не будет. Но оно произойдет, если пустые уровни А адсорби рованного кислорода будут заполняться за счет туннелирования элект ронов из металла или опустошения донорных центров D. Это вызовет отрицательное заряжение наружной поверхности окисла и изменение по

верхностного потенциала

на

величину

Ѵд,

которую

можно оценить в

0,5

эв

[343, 347] . Из

рис. 69,в

следует,

что работа

выхода

окислен

ной

металлической

поверхности

<ро м

равна

Ч Ъ м = Ѵ + Х + Ѵ А ;

(

М =

%л - V s

+ Ѵ А -

(7.5)

Если

V s

положительно,Р 0

то

работа

выхода

либо

возрастает, либо

умень

шается,

в зависимости

от

соотношения величин

V s

и Ѵд.Если

же

V s

отрицательно (при

<рм

<<ро ) ,

то

работа выхода

металла

при

окис

лении

должна увеличиться.

По спектральной характеристике внешнего фотоэффекта для окислен

ного алюминия (рис. 67)

можно

оценить величину некоторых парамет

ров рассматриваемой на рис. 69

диаграммы [ 306]. Отчетливый минимум

на

спектральной кривой

при

= 4,6 эв

может быть приписан

р е з о -

143

'О

Металл g Окисел

Рис. 69. Изменение работы выхода металла при покрытии его тонким слоем окисла ( L < < L , ^

а - металл и окисная пленка условно разделены; б- положительное заряжение окисной пленки при опустошении уровней поверхностных сое - тояний S ; в - отрицательное заряжение поверхности при заполнении уровней А адсорбированного кислорода

нансному		взаимодействию		фотоэлектронов			с	D-центрами. Сечение
этого взаимодействия будет наибольшим при								равенстве	кинетической
энергии		электронов	W в	зоне	проводимости			окисла и	энергии		акти
вации	Е	донорных центров		(ѴѴ =	Е).	Но из	рис. 69 следует,			что	энер
гия электрона, поглотившего квант						h v m j n	и	преодолевшего		барьер ѵу,
равна	W = h v m j n - i j j .		Отсюда
h v m i n		Е									(7 -6)

Предполагаем, что уровень Ферми в отдельном окисле располагался по средине между дном зоны проводимости и уровнями D. Тогда, срав нивая рис. 69,а и б, находим

у =

Е / 2

+ V s .

(7.7)

Используя найденные нами ранее для алюминия значения

q>M

= 4,25 эв,

Ч>ом=

3,65

эв,

h u m j n

= 4 , 6

эв,

принимая

= 0,5

эв

решая с о в

местно уравнения (7.5-7.7),

получим

= 1 , 1 'эв,

2,33

эв,

"Х^= 0,88 эв и

= 2,27 эв. Отмеченное

выше изменение со

време

нем работы

выхода

поверхности

алюминия

связано, по-видимому, с

изменением

спектра

уровней

и степени

их заполнения. Это долж

но в свою

очередь

изменять

величину

ц>.

Тогда

принимает

с л е

дующие значения: через 1 час -

2,32

эв,

ласа -

2,35

эв,

ча

сов -

2,42

эв, 1

месяц

2,59 эв.

Плотность поверхностных состояний и их

энергетический

спектр

зависят от условий обработки поверхности металла

его

окисления.

Об этом свидетельствует

то

обстоятельство, что исследователи,

р а з

ными

способами

изготовлявшие туннельные структуры Л1 - AI О

металл

144

						Т а б л и ц а 13
Параметры окисных пленок, выращенных на металлах
Металл	-	окисел		E 3		X
				E 3		X
AI	-	Ab 0 3	2,3	6,3-r	8,2	0,9
Mg-		MgO	2,3	5,5r	8,7	1,0
Zn - ZnO			1.4	3,2		2,0
Cd - CdO			0,7	2,5		3,1
Sn	- SnO ,		0,8	3,54т	4,3	3,0
Nb - N b , O s			0,2	3,4		3,3
T i	-	TiO ,	0,1	3,0r3,5		3,9

получили

разные

значения

величины

у-

от

1,6

до

2,5

эв

[348-

354].

Была

сделана приблизительная оценка

[ 304]

параметров

окисных

пленок

для

других

металлов в

предположении,

что

Ѵд

= 0,5 эв. Зна

чения

этих

параметров сведены в табл.

13,

где величина

Е 3 -

ши

рина запрещенной

зоны окисла.

Чем больше энергия сродства окисла к электрону \

и чем

мень

ше работа

выхода

металла

q> м

(табл.

13),

тем

больше

вероятность

того,

что пустые

уровни поверхностных

состояний

окажутся

ни

же заполненных уровней валентной зоны металла. Тогда при заполне

нии	электронами		уровней	S	окисел заряжается	отрицательно,		вели
чина	V g	будет	отрицательной и работа выхода металла при окисле
нии	возрастает,		что и наблюдается при исследовании титана.				Таким
образом,		работа	выхода	окисленной поверхности		зависит как	от	п а -
паметров		пленки	окисла,	так	и от условий ее образования.

Обсуждение моделей, связывающих экзоэлектронную эмиссию и окис ление металлов после механической обработки. Эксперименты показали, что на интенсивность фотостимулированной экзоэлектронной эмиссии влияют толщина окисного слоя и скорость его образования. Обычный фототок при коротковолновой подсветке уменьшается вследствие по глощения электронов в пленке окисла

I = I o f i x p ( - L / L 0 )

Затухание экзоэлектронной эмиссии должно описываться более слож

ной зависимостью, поскольку спад интенсивности происходит и за	счет
поглощения электронов в окисле, и за счет уменьшения площади	эмит -
тирующей поверхности'
I = l o e x p ( - L / L 0 ) , d L / d t ,

где dL/dl-скорость окисления, пропорциональная числу неравновесных

145

473 10

микроскопических участков поверхности, из которых выходят экзоэлектроны.

Если интенсивность экзоэлектронной эмиссии привести к постоянной

площади эмиттируюшей поверхности I/(dL/dt),	то	снова получим
экспоненциальную зависимость от толщины окисла		L.	Выполнимость
приведенных законов показана на рис. 70 для	магния,		облучаемого м о

нохроматическим светом. В первом случае энергия световых квантов


была значительно больше среднего значения			работы		выхода	q>	окис
ленного металла	(см. рис. 67,6), во втором		случае энергия была мень
ше. Величины dL /dt		для соответствующих	моментов времени были
получены путем	дифференцирования кривой L =			f(t)	для магния		(рис.60).
Разные углы наклона прямых 1 и 3 на рис.			70	свидетельствуют			о том,
что характеристическая длина пробега L Q			фотоэлектронов в			окисле
зависит от энергии квантов возбуждающего света.
Деформированная		в процессе механической		обработки поверхность

металла насыщена дефектами кристаллической решетки. В местах скоп

лений дефектов работа выхода электрона уменьшается,	так как	она
является структурно зависимой величиной. Со временем	происходит " з а
лечивание" поверхностных дефектов, в результате чего	участки	с пони

женной работой выхода исчезают. Такая точка зрения, связывающая экзоэлектронную эмиссию с деформационными дефектами поверхности, уже обсуждалась нами ранее.

При различных видах механической обработки металла с его поверх ности удаляется окисная пленка, которая вновь быстро восстанавливается при контакте с атмосферой или в невысоком вакууме. Дальнейшее окис ление идет за счет отрыва металлических ионов и выхода их на поверх ность окисного слоя. Такой процесс облегчен в местах выхода вакансий, дислокаций, на границах блоков и т.п. На поверхности, насыщенной дефекта ми, образуется более толстая окисная пленка [335]. Положительные ионы металла на поверхности окисла образуют участки с пониженной работой вы хода, как это показано на рис . 71 . Чем толще становится слой окисла, тем больше затрудняется диффузия—дрейф ионов металла через него и, тем меньше число локальных понижений работы выхода. И, наконец, ионы совсем исчезнут с поверхности окисла, когда образуется окисная пленка предельной толщины. Кроме локальных понижений наблюдается и общее

изменение	работы	выхода поверхности	металла	при	покрытии слоем
окисла. Знак этого		изменения зависит	от строения		энергетических
зон окисных пленок. На алюминии общее понижение					работы	выхода с у м
мируется	с локальными понижениями, поэтому			фотоэффект		начинается

при очень малой энергии световых квантов. На титане, наоборот, общее повышение работы выхода при окислении затушевывает локальные по нижения и фотоэффект наблюдается только при коротковолновом осве щении.

Фототок является температурно-зависимой величиной. При энергии квантов, меньшей работы выхода (hu < Ф ) , для интенсивности фото эффекта можно записать [267]

I	кТ	1_
I	= а А Т 3 ( е	2 J	е

146

Рис. 70. Зависимость фототока (1) и				экзоэлектронной эмиссии (2)				от
толщины	L растущей окисной		пленки	на	магнии. Энергии квантов
подсветки	соответственно:	hv і	= 4,7	эв;	hv3 =	3,4	эв; 3 - интенсив
ность экзоэлектронной эмиссии, приведенная к постоянной площади
эмиттирующей поверхности		J	;	значения		dL/dt	рассчитаны	по
данным рис. 60.		dL/dt

Рис. 71. Локальные понижения работы выхода металла при окислении


Установлено,	[304], что	локальный разогрев поверхности			при элемен
тарном акте	окисления,	рассчитанный по формуле (7.4), может				быть
значительным только для очень коротких отрезков времени					t «	10"1 3
сек и на очень малых участках поверхности			радиусом	2-10	см.	Точ
ный расчет сложен. Приближенные расчеты			показали,	что	интенсив

ность предполагаемой термофотоэмиссии при окислении на много по рядков меньше экспериментально наблюдаемой интенсивности э к з о электронной эмиссии. Хотя локальные разогревы и не вызывают н е посредственно излучения экзоэлектронов, они способствуют отрыву (испарению) ионов металла- и образованию локальных понижений рабо ты выхода.

Рассмотренные элементы механизма экзоэлектронной эмиссии не обязательно должны быть самостоятельными, а скорее являются звенья

ми	сложных процессов взаимодействия деформированного твердого т е
ла	с окружающей средой. Вполне возможно, что приведенные взгляды
на	природу экзоэлектронной эмиссии нуждаются в дополнении и	р а з
витии, возможно появление и новых гипотез с соответствующим		э к с

периментальным подтверждением. Однако на данном этапе эти пред

ставления, как мы полагаем, являются приемлемыми, так		как способ
ны объяснить многие наблюдаемые эффекты.
При выяснении закономерностей взаимосвязи экзоэлектронной			э м и с
сии и окисления металлической поверхности,	как это нетрудно з а м е
тить, была применена зачистка поверхности,	в основном, с	помощью
абразивных шкурок, царапанием или обработкой надфилем.		Такая	обра
ботка поверхности выбрана не случайно, так	как вызывает	эффективное

изнашивание с обнажением ювенильной поверхности при минимальных

147

и стабильных изменениях структуры поверхностного слоя. В подоб ных модельных экспериментах немаловажным обстоятельством в поль зу применения абразивной обработки поверхности явилось и то, что она

является наиболее простым		видом	изнашивания, при	котором	адгезия
и схватывание	пренебрежимо	малы	[356].
В отличие от такой обработки трение скольжения				характеризуется
экстремальным нарушением структуры поверхностных				и глубинных с л о
ев с комплексным изменением их механических, физических и					химиче
ских свойств	[ 1 - 3 ] . В этом	случае изучение окисления и экзоэлектрон

ной эмиссии более затруднено, так как требует учета многих допол нительных и важных факторов, каждый из которых при определенных условиях может оказаться доминирующим в формировании тонких фи зико-химических эффектов. Выяснению степени влияния некоторых р е жимных факторов трения на интенсивность экзоэлектронной эмиссии и окисление поверхности посвящен следующий раздел.


3. Влияние некоторых		особенностей	трения на окисление
к зкзоэлектронную эмиссию металлических поверхностей
Выше било показано, что окисление является существенным факто
ром, формирующим	зкзоэлектронную эмиссию. Однако, помимо			экзотер
мической реакции окисления		необходима	еще и дополнительная	энер
гия в виде квантов	подсветки, а также		некоторый запас энергии в т в е р

дом теле, приобретаемый в результате деформации и нарушающий по верхностную структуру. Дефекты структуры характеризуют и з м е ненное энергетическое состояние поверхности и, как было установлено, шияют на интенсивность экзоэлектронной эмиссии. Так как явление экзоэлектронной эмиссии тесно связано с окислением й определяется комплексом свойств поверхности трения, то, очевидно, следует ожидать изменений и в интенсивности окисления, соответствующим образом зависимых от состояшія поверхностей. Рассмотрим некоторые резуль таты наших исследований [119, 235], где окисление и экзоэлектронная эмиссия изучались на металлических поверхностях, предварительно подвергаемых идентичным условиям одностороннего или реверсивного трения скольжения.

Установлено, что интенсивность экзоэлектронной эмиссии с поверх

ности металлов зависит от режимных факторов трения	и, в частности,
от реверсивности скольжения. Наблюдаемое увеличение	интенсивности

экзоэлектронной эмиссии при реверсивном трении		объяснялось исходя
из дислокационных	представлений на деформированную структуру р а
бочих поверхностей	и рассматривалось с учетом	преимущественной

хемосорбции кислорода в локальных местах концентрации дефектов [107, 111, 113]« Повышение энергетического уровня деформированной решетки металла, а также более усиленное при реверсивном трении

развитие макро- и микродефектов, происходящие в поверхностных	с л о
ях на дислокационной основе, облегчают возможность протекания	диф
фузионных, адсорбционных и, как мы полагаем, хемосорбционных	взаи
модействий поверхности трения с внешней средой и, в частности,	кор-

148

К, СП3/СП2

Рис. 72. Коррозионная спо

собность	образцов из		с т а
ли 45 после		реверсивного
( 1 , 3, 5)	и	одностороннего
(2, 4, 6)	трения без		с м а з -
ки 26,4 кГ;		10 мин;	1,5 м / с е к
(для кривых 1,2,3,4) и 2,0
м/сек (для кривых 5,6).
Травление	в	5%-ном	растворе

серной кислоты (3,4,5,6)

и 53%—ном растворе той же кислоты (1,2)

о	чо	80
	Врепя	траоления, пинпо

розионной. Неоднородность пластической деформации и наклепа поверх ности трения вызывает неравномерное повышение и распределение удельной свободной энергии, что приводит к возникновению электрод ных потенциалов и образованию значительного числа коррозионных микроэлементов. В связи с этим предполагается, что более развитая в дефектном отношении поверхность после реверсивного трения, х а рактеризуясь увеличенной интенсивностью экзоэлектронной эмиссии,

должна быстрее окисляться по сравнению с поверхностью металла после одностороннего скольжения.

Образцы в виде стальных предварительно отожженных				колец р а з
мерами 60	X 50 X 15	мм подвергались одностороннему и		реверсивно
му трению	скольжения	без смазки	в испытательной машине [198]
(рис. 23),	после чего	проводились	опыты по определению	коррозионной

стойкости поверхностей трения. Коррозия изучалась по количеству вы делившегося водорода, а также весовым методом с использованием литературных рекомендаций [357-360]. Действию коррозионной среды подвергалась только наружная цилиндрическая рабочая поверхность кольца, остальные же поверхности тщательно изолировались цапон-ла- ком. Объем выделившегося водорода при катодной реакции с водород


ной	деполяризацией		измерялся с	помощью	обычного		коррозиометра
[220,		221].
	На рис. 72 показаны кривые			коррозии	образцов из стали			45	после
реверсивного (кривые 1, 3, 5) и одностороннего						(кривые 2,		4,	6)	т р е
ния	скольжения. Из		расположения кривых		видно,	что	поверхность			т р е

ния после реверсивного скольжения обладает большей коррозионной способностью, чем после одностороннего трения. Повышенная коррозия образцов после реверсивного трения наблюдается не только в 5%-ном

растворе		серной	кислоты (кривые 3 и 5), но и в 53%-ном	растворе
этой	же	кислоты	(кривая 1 ) . Применение 53%-ной серной	кислоты опи
сано	в работе [224] для определения коррозионной стойкости стали
при	наличии белых слоев. Раствор был нами дополнительно исполь-

149

									Т а б л и ц а		14
				Время	травления, мин
	см		10	20	30	40	50	60	70	80	90
	см
			0,56	' 1,24	'1,88	'2,54'	3,14	' 3,75'4,32		'4,84	'5,37
			0,48	1,10	1,68	2,28	2,84	3,40	3,92	4,40	4,89
к	. к		16,7	12,7	11,9	11,4	10,5	10,3	10,2	10,0	9,8
Р	0	100%	16,7	12,7	11,9	11,4	10,5	10,3	10,2	10,0	9,8

зован, так как поверхности трения обладали значительной структурной неоднородностью.

Аналогичная зависимость коррозии поверхностей трения от знако -


переменности скольжения наблюдается и для стали 25. В табл.								14	приве
дена коррозионная		стойкость стали 25 при травлешш в 5%-ном						раство
ре серной кислоты		после реверсивного		(к	)	и одностороннего		(к )
трения	скольжения	без смазки. Скорость			скольжения 1,5		м/сек 7	нор
мальная нагрузка		26,4 кГ, время трения 10				мин.
Как видно из табл. 14, наибольшее различие в коэффициентах									кор
розии	для одностороннего и		реверсивного трения имеет				место	в	пер
вые мішуты травления, что			объясняется	не		только отличием в		макро-

и микрогеометрии поверхностей трения после реверсивного и односто роннего скольжения, но и различной локализацией в поверхностных слоях металла градиента свойств, приобретенных в результате интен

сивной деформации [121, 152, 154, 156, 158,	160] .
Полученные экспериментальные данные подтверждаются весовым
методом испытания на коррозию. Для этого	кольца	из стали 45	и	с т а
ли 25 после реверсивного и одностороннего	трения	загружались	в

3%-ный водный раствор поваренной соли при 20 С и через каждые 5


дней замерялась потеря их веса на аналитических весах АДВ-200.
Кольца находились не все время в коррозионной среде,				а при помощи
специально	сконтруированной	автоматической	установки	циклически
вынимались	из раствора для	просушивания и	снова погружались		в	н е
го. При испытаниях циклы 15		х 15 мин (15 мин - в растворе;			15	мин
- на воздухе) автоматически		многократно повторялись		в течение		м е

сяца. Проведенные по этой методике опыты показали, что при измере нии коррозии весовым методом также наблюдается повышенная (до 14%) коррозионная способность сталей после реверсивного трения в отличие от одностороннего скольжения.

Приведенные выше экспериментальные данные как бы интегрально оценивают склонность к коррозии деформированных трением поверх ностных слоев и фактически не дают информации о начальной стадии окисления металла и кинетике роста окисной пленки на воздухе. Меж ду тем анализ кривых затухания экзоэмиссии со временем свиде тельствует о сложном характере взаимодействия деформированной по-

150

		Т а б л и ц а 15
Время окисле	Толщина пленки,	Я
ния, мин	трение односторон-	трение ревер
	трение односторон-	трение ревер
	нее	сивное
5	2	3
10	5	7
20	7	10
30	9	11
40	10	13
50	11	15

верхности с атмосферой в первые минуты окисления. Интерес к изу чению кинетики роста толщины окисной пленки в начальной стадии ее формирования тем более возрастает, так как обусловливается пред ставлениями о дефектности структуры и связанной с нею химической неоднородности деформированной поверхности. В связи с этим было проведено исследование [119] начальной стадии окисления стали при совместном измерении экзоэлектронной эмиссии и контактной разности потенциалов на образцах после одностороннего и реверсивного трения.

Определение толщины окисной			пленки	осуществлялось оптическим
поляризационным методом		[ 295,	361] с	помощью гониометра с фо
тоумножителем. Предварительно наружная поверхность колец из
стали 25	обрабатывалась	шкуркой до шестого класса чистоты при
идентичных	условиях [230]	одностороннего и реверсивного трения.

Переход на абразивное трение был вызван тем, что оптическим поля ризационным методом не удавалось проводить измерения на более грубых (менее шестого класса) поверхностях, которые получались

при	трении	скольжения	металлов без смазки.	Расчет	толщины	окис
ной	пленки	осуществлялся по формулам [ 170,		295 ] ,	в которые	вво
дились соответствующие			экспериментальные данные.

Помимо определения толщины окисной пленки измерялись интен сивность экзоэмиссии и контактная разность потенциалов. Во всех опытах исходные свойства поверхности стали сохранялись одинако

выми, так как образцы		были изготовлены из одного прутка, совмест
но	подвергались механической и термической обработкам ( отжигу)
с	металлографическим	контролем и измерением микротвердости.

В табл. 15 приведены экспериментальные данные по окислению стали 25 на воздухе при 20 С в нормальных атмосферных условиях.

Режимы трения были выбраны следующие: 50 х 10* сек;				10	циклов;
1,5	м/сек;	2 кГ. Из	этой таблицы видно, что реверсивная		обработка
поверхности		стали повышает ее коррозионную способность.
	Представляло также интерес совместно изучить влияние				температуры
нагрева образцов на			экзоэмиссию и коррозию. Измерения		экзоэмиссии
и	толщины	окисной	пленки проводились при непрерывном	нагреве коль-

151

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1415 / 1915 16 17 18 19 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ