Условия формирования ЛКС при деформации металлов трением

Условия формирования ЛКС при деформации металлов трением [c.147]

Под схватыванием металлов обычно понимают явление образования адгезионных металлических связей между микроучастками поверхностей контактирующих тел при сближении их на расстояния порядка межатомных. Схватывание металлических поверхностей происходит при различных условиях трения между одинаковыми и различными материалами, на воздухе, в газовых и жидких средах при высоких и отрицательных температурах. Наиболее интенсивно схватывание развивается в вакууме, а также в нейтральных и восстановительных газовых средах. Повышение температуры в зоне контакта в общем случае способствует активизации схватывания [20.38]. Установлено, что пластическая деформация металла в зоне контакта — необходимое условие возникновения и развития узлов (мостиков) схватывания. Пластическая деформация разрушает поверхностные пленки, экранирующие металлические поверхности, а также способствует формированию и развитию контакта между вновь образовавшимися чистыми ( ювенильными ) поверхностями [20.38]. Имеются, кроме того, данные, свидетельствующие о том, что пластическая деформация приводит поверхностные слои металла в активизированное состояние, характеризующееся высокой плотностью дефектов кристаллического строения, текстурой, пониженной работой выхода электрона и др. [20.39]. Такая активизация поверхности контактирующих тел способствует развитию процесса схватывания. [c.393]

Формирование ЛКС в слоях трения нельзя обосновать указанными механизмами массопереноса. В данном случае критически важным для понимания этого процесса является выяснение его взаимосвязи с условиями деформации металла в контактной зоне. Авторы работ [19— 21], посвященных пластической деформации металла при локализации течения в условиях высоких давлений и деформаций сдвига с большими скоростями, указывают на неизбежное возникновение в данном случае большого количества вакансий и межузельных атомов, что должно существенно облегчать и ускорять процессы массопереноса. Подчеркивается, что речь идет не о механическом перемешивании взаимодействующих компонент, а об интенсивных потоках атомов, осуществляющих массоперенос, скорость которого в условиях высоких давлений в [c.152]

Выше было показано, что в начальный период трения в поверхностно-активной среде происходит одновременно два процесса формирование собственно слоя с пониженной плотностью линейных дефектов (дислокаций) и высокой плотностью точечных дефектов (вакансий) и формирование оксидной гран-ицы раздела между поверхностным слоем (пленкой меди) и подложкой (основным металлом). Результаты исследования перио, а кристаллической решетки существенно расширяют представления о природе. межфазной границы раздела. Увеличение периода решетки меди при трении в вазелиновом масле, содержащем добавки ПАВ, указывает на то, что подповерхностные слои (граница раздела) представляют собой твердый раствор внедрения в меди не только кислорода, но и элементов смазки — продуктов ее деструкции и превращений в результате химических реакций на поверхности. Механизм этого явления заключается в диффузии элементов кислорода, водорода, углерода и др. в подповерхностные слои, где они вступают во взаимодействие с атомами металлов. Наличие максимума периода кристаллической решетки в подповерхностных слоях свидетельствует о более высоких температуре и степени деформации на этой глубине, что согласуется с результатами работы [58]. В общем случае формирование границы раздела между пластифицированной пленкой и основой образца определяется, при данных условиях испытаний, химическими свойствами как основного металла, так и смазочной среды. [c.128]

В целом, проведенные исследования выявляют существенные структурные изменения в поверхностных слоях оловянисто-фосфористых бронз, работающих в условиях граничного трения. Характер диффузионного перераспределения олова в зоне деформации под влиянием сил трения и взаимодействия контактирующих металлов с активными компонентами среды обусловливает кинетику формирования структуры и весь комплекс свойств поверхностных слоев, определяющих механизм трения и износа. Выбор состава сплава и рабочих жидкостей для достижения оптимальных условий на контакте должен быть основан на закономерностях диффузионного перераспределения легирующих элементов в зоне деформации. [c.180]

Контакту и адгезии поверхностей металла в условиях нормального сжатия, особенностям контакта скользящих поверхностей, обусловливающим площадь приложения и величину сил, которые вызывают деформацию приповерхностных объемов металла и сопутствующие этому явления, посвящено большое количество работ. В то же время систематические комплексные исследования особенностей самой пластической деформации материалов при трении, как и изучение сопровождающих ее процессов массопереноса и формирования так называемых вторичных структур, не получили достаточного развития. Наиболее мало изучена физическая природа вторичных структур, несмотря на их определяющую роль в поведении трибосистемы в целом. [c.141]

Таким образом, с помощью данных, приведенных в настоящей главе, можно описать формирование ЛКС при деформации поверхностных слоев металла в условиях граничного трения следующим образом. В процессе приработки и перехода системы трения к установившемуся режиму работы последовательно изменяется характер пластической деформации приповерхностных слоев металлов, что связано с упрочнением материалов и локализацией деформации по глубине и площади контактной зоны и сопровождается увеличением удельных нагрузок в пятнах контакта, возрастанием относительной скорости деформации сдвига уменьшающихся микрообъемов металла, увеличением возникающих в них максимальных температур и появлением, при некоторой критической скорости скольжения, ударных нагрузок в пятне контакта. [c.165]

Квазижидкое течение металла в условиях высоких давлений и деформации сдвига при трении. Уменьшение площади реального контакта вследствие упрочнения материала в процессе приработки приводит к значительному увеличению нормального давления в пятне контакта, а локализация пластической дефор.мации по глубине приповерхностного слоя обусловливает значительное возрастание относительной скорости деформации, которая в условиях, приводящих к формированию ЛКС [8—11], достигает значений около 10 с . Следовательно, деформация микрообъела металла в области пятна контакта при трении происходит в экстремальных условиях высоких нормальных давлений и высоких скоростей деформации сдвига, на несколько порядков превышающих скорости деформации при традиционных методах исследования ползучести металлов. В этих условиях экстраполяция классических концепций деформации может приводить к заблуждениям, поэтому объяснение механиз.ма пластической деформации металла в установившемся режиме граничного трения, начиная с определенных скоростей скольжения, должно базироваться на представлениях о механизмах динамической деформации металла в условиях высоких давлений, высокоскоростных деформаций сдвига и, кроме того, больших градиентов температур по глубине контактной зоны, которые неизбежно должны возникать при высокоскоростной пластической деформации. микрообъемов материала в поверхностных слоях трения. [c.150]

Механизм образования частиц износа при возвратно-поступательном движении был сформулирован в [160]. Исследования проводились на образцах из низкоуглеродистой стали (0,08% С) методом просвечивающей электронной микроскопии. Установлено, что в результате пластической деформации в поверхностных слоях формируется развитая ячеистая структура, ориентированная вдоль направления трения. При приближении к поверхности размеры ячеек уменьшаются, а степень разориептировки между ними возрастает. Формирование ячеек в поверхностных слоях металла обусловливает присносабливаемость его структуры к условиям трения. Кроме того, размер ячеек влияет на предел текучести исследуемого материа.ла в соответствии с уравнением Холла—Петча. [c.101]

Это связано с тем, что микрорельеф поверхности металла играет существенную роль в формировании и действии разделительного смазочного слоя. При холодной прокатке с увеличением шероховатости поверхности образков f возрастает (рис. 86) С увеличением шероховатости поверхности полос улучшаются условия втягивания смазки в очаг деформации, но вместе с тем растет количество микрозацеплений на контактной поверхности. Последнее и является причиной повышения коэффициента трения. [c.95]

Наиболее распространенными методами активации поверхности являются нагрев, деформация, использование высокоэнергетических частиц. Возможность термической активации ограничена деградацией механических свойств материалов, особенно при образовании адгезионного соединения материалов с существенно разными гомологическими температурами. Активация деформацией успешно применяется в процессах сварки трением, прессования порошковых материалов, гидроскальпирования и т. д., но не осуществима при нанесении защитных покрытий. Тяжелые высокоэнергетические частицы (прежде всего ионы) могут вызывать перемешивание на границе раздела с образованием переходного слоя. Формирование переходного слоя позволяет избежать опасных межфазных напряжений, связанных с различием кристаллических решеток, и значительно улучшает прочность адгезионного соединения. По имеющимся оценкам [211] при отсутствии перемешивания предельная разница межатомных расстояний однотипных решеток (в том числе и металлов) составляет примерно 15%. Приведенное значение близко к величине разницы атомных радиусов, фигурирующей f в правиле Юм-Розери для образования твердых растворов. рЕсли развить эту аналогию и воспользоваться результатами работы [63] для образования твердых растворов при ионной имплантации и перемешивании, то можно ожидать образования >я1рочных соединений у материалов с разницей межатомных расстояний, достигающей 40% при условии образования переходного слоя. Влияние легких частиц (у-кванты, электроны, нейтроны, легкие ионы) в первую очередь связано с возбуждением и перестройкой электронных оболочек [219]. [c.17]

Описанная выше эволюция структуры металла характерна для условий развитой пластической деформации и является предметом рассмотрения многих экспериментальных и теоретических работ. Фрагментация зерен и субзерен, формирование ячеистой структуры свидетельствуют о неоднородности пластической деформации, т. е. о невыполнимости модели Тейлора. В работах [5, 6 обоснована неустойчивость ламинарного течения, предполагаемого моделью Тейлора, и выдвинуто положение о том, что сдвиговая деформация должна протекать на нескольких структурных уровнях и носить вихревой характер. На ранних стадиях деформации, пока в зернах не исчерпана возможность трансляционного скольжения, зерна претерпевают развороты как целые. Далее вследствие накопления дислокаций и появления сдвиговой неустойчивости в скоплениях дислокаций формируется ячеистая структура, которая является результатом образования микровихрей в элементе объема, когда поворот элемента как целого затрудняется. В работе [7] показано, что на определенном этапе деформации средний размер ячеек, средняя толщина границ ячеек, плотность дислокаций в этих субграницах должны выходить на насыщение, т. е. развитие дислокационной структуры должно замедляться, поэтому интенсификацию пластической деформации на стадии локализованного течения нельзя объяснить простым количественным развитием ячеистой структуры. Для этого предлагается использовать модель ротационных мод пластичности, которая привлекалась в работе [4] для объяснения процессов деформации в поверхностных слоях металлов при трении. В данном случае вполне оправдано применение дислокационных представлений о природе пластической деформации, поскольку зарождение в дислокационном ансамбле частичных дисклинаций связано с усиливающейся микронеоднородностью пластического течения [7], а она неизбежно должна возникать из-за специфики нагружения в поверхностных слоях металлов при трении. [c.144]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...