Особенности диффузионных процессов при трении

Особенности диффузионных процессов при трении [c.140]

Методы решения диффузионных задач многообразны в зависимости от конкретных условий исследовательской практики. Они подробно изложены в работе [18] и относятся в основном объемным изменениям в структуре металлов и сплавов. Исследования диффузионных процессов при трении связаны со значительными экспериментальными и теоретическими трудностями. Последние обусловлены тем обстоятельством, что структура металлических систем формируется в результате сложной совокупности процессов, происходящих при трении и вызванных высоким уровнем напряжений, влиянием окружающей среды (см. гл. 4), значительными объемными и поверхностными температурами и температурными градиентами. Многочисленные экспериментальные данные показывают, что процессы структурных изменений при трении локализуются в тонких поверхностных слоях, и активная зона может быть отнесена к тонкопленочным объектам. Масштабный эффект сопровождается многообразием отклонений физических и физико-химических свойств системы от монолитного состояния для сплавов наиболее характерной особенностью является значительное изменение пределов растворимости. Кроме того, структура поверхностей трения является диссипативной, т. е. образующейся и поддерживаемой в нелинейной системе с большим числом степеней свободы с помощью внешнего источника энергии [71, 109]. Вторичная структура (диссипативная структура, формирующаяся при трении) — результат неустойчивости, образуется вследствие флуктуаций мерой скорости ее образования является производство избыточной энтропии. Структура поверхности трения — это новое состояние вещества вдали от равновесия и неустойчивости, порожденное потоком свободной энергии и приводящее к новым типам организации материи за [c.139]

Важной особенностью, характеризующей кинетику структурных изменений и диффузионных процессов при трении, является высокая скорость нагрева и охлаждения поверхностей при переходе механической энергии в тепловую, значительно превышающая скорости нагрева и охлаждения при обычных условиях термической обработки. Тепловые и силовые поля характеризуются нестационарностью и большими градиентами температур и давлений. Вследствие изменений химического потенциала металлов при многократном тепловом и силовом воздействии возникают значительные диффузионные потоки атомов по глубине поверхностных слоев толщиной от моноатомных до нескольких десятков микрометров. [c.140]

В условиях, когда пленка меди со специфическими свойствами и граница раздела сформированы, износ материала практически отсутствует (установившийся режим трения), основной процесс деформации локализуется в поверхностной пленке, и диффузионное перераспределение легирующих элементов наблюдается в подповерхностных слоях. При этом выравнивается концентрация твердого раствора и происходит диффузионное перемещение атомов легирующих элементов как в сторону поверхности, так и в глубинные слои. Коэффициенты диффузии при деформации трением увеличиваются на несколько порядков [35] поэтому при трении особое значение приобретает структурная стабильность материала, определяющаяся количеством легирующих элементов. Различные по природе и свойствам легирующие элементы меди при наличии резкого градиента плотности дислокаций в пределах слоя толщиной в несколько микрометров обусловливают особенности механизма контактного взаимодействия. [c.162]

Выявленные особенности структурных изменений сплавов показывают, что при разработке оптимального состава смазочных сред необходимо учитывать (применительно к реальным сопряжениям) состав материала узла трения, особенности механизма пластической деформации и диффузионных процессов зоны контактного взаимодействия, а также связанные с ними свойства поверхностных слоев и, что чрезвычайно важно, изменения свойств в процессе трения. В связи с этим можно заключить, что структура поверхностных слоев, определяющих ход процесса контактирования, является одним из ключей не только к управлению механизмом трения и изнашивания, но и к оценке смазочной способности, т. е. созданию наиболее износостойких смазок. [c.193]

Отличительной особенностью работы подшипников скольжения в условиях вакуумных электропечей является весьма малая скорость скольжения при значительной нагрузке. Кроме того, ряд технологических процессов требует продолжительной выдержки изделия при максимальной температуре, вследствие чего враш е-ние вала происходит периодически с частыми и иногда длительными остановками. Как известно, длительное воздействие разрежения и высокой температуры на поверхности трения хорошо очищает их от адсорбированных газов и влаги. В этих условиях высокие удельные нагрузки могут привести к диффузионному схватыванию вала и втулки. [c.9]

Следует еще раз обратить внимание на то, что все рассмотренные в настоящем параграфе закономерности относятся, главным образом, к таким процессам сварки давлением, при которых с какой-либо точностью можно разделить этапы сближения, формирования физического контакта и собственно создания прочного сварного соединения. Речь, следовательно, может быть о диффузионной сварке в вакууме, о некоторых способах контактной сварки, о сварке трением. Но даже и для этих процессов общая длительность процесса сваривания не определяется суммой времени, необходимого иа сближение, формирование физического контакта и создание прочного соединения. Для сварки ударным давлением все эти отдельные этапы вообще не различимы. Различной оказывается и физическая картина сваривания при действии импульсных давлений (взрыв, электромагнитный удар) и при действии вибрационных давлений и колебаний. Эти особенности рассмотрены в дальнейшем. [c.85]

При исследованиях процессов в зоне контактного взаимодействия твердых тел обычно встречаются с трудностями, связанными, с одной стороны, с противоречив выми данными исследований состояния поверхностей трения. К ним относятся результаты, показывающие неоднозначность влияния поверхностно-активной среды, типа кристаллической структуры, распределения плотности дислокаций и т. п. С другой стороны, эти сложности определяются отсутствием литературы, посвященной детальному сопоставлению различных методов исследования, их возможностей, преимуществ и недостатков при анализе поверхностей трения. Совершенно естественно, что в одной книге авторы не могли обсудить и решить все основополагающие вопросы трения и изнашивания, однако попытались привести и проанализировать наиболее важные и перспективные, по мнению авторов, направления анализа структуры и методы изучения поверхностных слоев металла, деформированного трением, и показать в этой связи некоторые специфические особенности. Так, представления о закономерностях структурных изменений при пластическом деформировании рассмотрены с новых позиций развития в объеме и поверхностных слоях материала деструкционного деформирования — накопления микроскопических повреждений в процессе деформирования. Большое внимание уделено диффузионным процессам при трении, как одному из факторов, доступному для управления поведением пар трения. До сих пор фактически нет данных о характере перераспределения легирующих элементов контактирующих материалов, которые кардинально изменяют свойства поверхностных слоев и, следова тельно, механизм контактного взаимодействия. Более того, вообще нет сведений о структурных изменениях в поверхностных, слоях толщиной 10" —10 м, определяющих в ряде случаев поведение твердых тел в процессе деформирования. В связи с этим описан специально разработанный метод анализа слоев металла указанной толщины, а также показана его перспективность при изучении поверхностей трения и, главное, при разработке комплексных критериев процесса трения для создания оптимальных условий на контакте, реализации явления избирательного переноса. [c.4]

Исследования износостойкости и диффузионных процессов при трении многокомпонентных алюминиевых бронз (БрАМцЭ—2, БрАЖЭ—4, БрАЖМцЮ—3—1,5) в разных условиях позволили выявить ряд дополнительных особенностей, уточняющих условия реализации высокой износостойкости сплавов. Наиболее существенны из них высокая чувствительность диффузии в тройном сплаве Си — А1 — Мп к условиям деформирования со стороны [c.197]

Несомненный успех двухжидкостной модели в форме, предложенной Тисса, вызвал тенденцию приписывать ей часто больший физический смысл, чем тот, которого вообще можно было от нее требовать. Не говоря уже о том, что в атомных масштабах разделение атомов I от атомов II недопустимо с точки зрения квантовой механики, в этой модели должны возникать и другие трудности. Представление о том, что при абсолютном нуле гелий должен состоять целиком из атомов с нулевым импульсом, оставляет необъясненной одну из замечательных особенностей этого вещества, а именно его большую нулевую энергию. По этой же причине объяснение термомеханического эффекта на основании этой модели является до некоторой степени иллюзорным. Выравнивание разности концентраций в этом случае рассматривается как аналогия осмотической диффузии через полупроницаемый капилляр. Очевидно, однако, что подобный диффузионный процесс не может иметь места в смеси, одна из компонент которой—нормальная жидкость—неподвижна благодаря трению, а другая—сверхтекучая жидкость—имеет нулевой импульс. Эти трудности можно обойти, если приписать сверхтекучей компоненте некоторый импульс, но тогда и без того неясная связь свойства сверхтекучести с конденсацией Бозе—Эйнштейна станет еще более туманной. [c.803]

Появление новых терминов связано с особенностью и специфичностью процессов, происходящих при ИП. Основными особенностями являются диффузионно-вакансионный механизм сдвига (внутреннее трение сервовитной пленки), структура сервовитной пленки, отсутствие при трении многократных ударов неровностей поверхностей — трение непрерывное и протекает па пластичных площадках контакта, многофакторность защиты от изнашивания. [c.273]

Особенности диффузии при трении (глубина диффузионной зоны, скорость диффузии, энергия активации процесса) связаны с возникающими при трении большими градиентами деформации (даже при сравнительно малых номинальных Нагрузках) и температуры в поверхностных слоях. Многократные тепловые и силовые внешние воздействия на металл изменяют его химический потенциал, что является основной движущей силой интенсивных диффузионных потоков. Приведенные далее экспериментальные результаты убедительно показывают, чтодиффузия в условиях трения й изнашивания является основным процессом ] адмиро -вании структуры, определяющей. уровень. износостойкости. [c.150]

Анализ экспериментальных результатов показывает, что при деформации трением происходит взаимная диффузия атомов Аи и Си и образуется твердый раствор, при этом глубина диффузионной области достигает примерно 2 мкм. Следует особенно подчеркнуть, что в зоне деформации, где сосредотачивается основной процесс диффузии, концентрация меди увеличивается с приближением к поверхности, и этот процесс продолжается вплоть до формирования на сопряженнйх поверхностях пленки чистой меди, что и связано со значительным снижением трения и износа. При трении образца, покрытого слоем сплава Си—Аи, картина повторяется с опережением во времени этапов формирования структуры поверхностных слоев. Формирующаяся поверхностная пленка меди принципиально отлйчается по структуре от исходного состояния меди (см. гл. 4) она имеет малую плотность дислокаций, соответствующую отожженному состоянию меди, и высокую плотность вакансий, на три порядка выше величины, достигаемой при статическом объемном деформировании. Образующаяся в процессе контактного взаимодействия пленка основного металла с особым структурным состоянием приводит пару трения в практически безызносное состояние. [c.152]

Полученные данные о ходе диффузионных процессов в зоне деформации при трении бронзы БрАМцЭ — 2 позволяют отметить следующие основные особенности, связанные со свойствами смазочной среды и состоянием контртела [c.169]

По вопросу о влиянип напряжения на демпфирующую способность материалов существуют различные точки зрения. Одни исследователи считают, что напряжение влияет на демпфирующую способность, другие исследователи придерживаются противоположных взглядов. Такое положение объясняется тем, что согласно вышеизложенному рассеяние энергии колебаний в материале зависит от причин, проявляющихся по-разному в зависимости от различных условий. При сравнительно высоких напряжениях (как, например, у лопаток турбин), возникает местная пластическая деформация, протекающая в отдельных зернах. Наряду с этим для ферромагнитных материалов на их де.мпфирующую способность влияет ферромагнитное состояние материала, в особенности магнитомеханический гистерезис (смещение границ самопроизвольно намагничивающихся ферромагнетиков— доменов ). Рассеяние энергии колебаний, обусловленное двумя указанными факторами, почти не зависит от частоты и увеличивается с ростом амплитуды напряжения. При малых же напряжениях влияние локальной пластической деформации и ферромагнитных свойств слабо проявляется. Здесь имеют решающее значение диффузионный п термоунругий эффекты. Рассеяние энергии колебаний, обусловленное этими процессами, зависит от частоты и почти не зависит от амплитуды колебаний. Многочисленные экспериментальные исследования показали, что внутреннее тренне при сравнительно больших напряжениях зависит от амплитуды. [c.104]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...