Композиционные спеченные антифрикционные материалы - Федорченко И.М.
Скачать (прямая ссылка):
Поверхностно-активные вещества воздействуют на твердые тела, изменяя поверхностную энергию, твердость и другие характеристики материала. В этих условиях исключительно велико влияние па износостойкость материала процессов пластической деформации.
В свете изложенного большое значение приобретают раооты, направленные на изучение химических и структурных изменении в поверхностных слоях материалов при трении [124, 261, 290 и др..]. г>лі]
В книге Б. И. Костецкого, И. Г. Носовского и сотрудников J-oij наиболее полно рассмотрены процессы, протекающие в доверхнос гш**
16
слоях материалов при трении, и вопросы поверхностной прочности. Б. II. Костецким предложена классификация видов износа, в основу которой положено представление о главенствующей роли в механизме из-поса механохимического (окислительного) износа [260, 261]. В работе [261] сформулировано положение, что поверхностная прочность материалов при трении обусловливается универсальным явлением структурной приспосабливаемости материалов при трении, сущность которого сводится к следующему.
При трении на поверхностях материалов протекает пластическая деформация. Поверхностный слой меняет свою структуру и переходит в активированное состояние. Из такого термодинамически неравновесного состояния материал стремится немедленно перейти в пассивное состояние путем адсорбционного, диффузионного или химического взаимодействия с внешней средой. В результате этого взаимодействия образуется новая фаза, которая и становится объектом поверхностного разрушения. Однако механизм разрушения реализуется не при всех условиях трения. Если не образуется достаточно прочного и износостойкого слоя вторичных структур, защищающего основной материал пары трения от непосредственного взаимодействия, процесс трения идет в условиях повреждаемости, тогда имеют место схватывание, микрорезание, внедрение и пропахива-пие, фреттинг-процесс и пр.
Принцип структурной приспосабливаемости базируется па следующем механизме. При трении в результате деформации в тончайшем поверхностном слое происходит перестройка структуры в новую топкодисперсную фазу. В соответствии с принципами термодинамики все виды взаимодействия при трении протекают в минимальных объемах в тонкопленоч-пом объекте, способном поглощать максимальную энергию до разрушения. Как указывается в работе [261], при разрушении по принципу структурной приспосабливаемости удельная работа разрушепия на несколько порядков выше, чем при других процессах разрушения при трении. Такие тонкие разрушенные слои находятся в чрезвычайно неустойчивом состоянии, в результате чего с большой скоростью должны протекать процессы пассивации. Они идут в результате взаимодействия с активными элементами среды (кислородом, серой, фосфором, хлором, азотом и др.) и материалом коитртела, а также внутренней перестройки структуры поверхностных слоев. Каждый из этих видов пассивации происходит параллельно в соответствии с термодинамическими условиями, возникающими при трении.
В результате процесса пассивации появляются новые однофазные или гетерофазные тонкопленочпые объекты (вторичные структуры). Образование вторичных структур происходит в определенном диапазоне режимов трения при наличии динамического равновесия процессов активации и пассивации. По мере износа поверхностной пленки при трении активируются новые слои основного материала, п благодаря последующим процессам пассивации слой вторичной структуры восстанавляваетси. Вторичные структуры при нормальном трении металлов имеют ультрадис-персное ориентированное строение. Они метастабильны и, как правило» представляют собой твердые растворы и нестехнометрические соединения металлов и активных компонентов среды.
По современным представлениям роль процесса приработки поверхностей трения сводится к генерации слоя вторичных структур в результате всего комплекса физических, физико-химических и механических; процессов, протекающих при трепии.
17
Рассмотренные выше результаты исследований механизма трепия в большинстве своем получены на обычных литых материалах, однако они полностью применимы и для толкования процессов, идущих при трепни композиционных спечеппых материалов. Особенности технологии изготовления, состава п структуры композиционных спеченных материалов позволяют с большим успехом реализовать полученные представления о механизме трения для воздействия па процессы трепия в пужпом направлении.
Спеченные материалы могут иметь в структуре пористость, регулируемую в широких пределах (от 0 до 30—35%). Предварительная пропитка пор смазочными маслами позволяет осуществлять работу подшипников в условиях самосмазьтваиия. Поры, являющиеся резервуарами смазки, находятся в непосредственной близости от рабочих участков трущихся поверхностей. Поэтому смазка, выступающая в процессе работы пз пор, благодаря разности коэффициентов теплового расширения материала подшипника и смазки кратчайшими путями поступает па рабочие поверхности. При больших нагрузках пористые материалы могут работать в условиях принудительной подачи смазки.
