Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Обзор литературы 10
1.1. Введение . 10
1.2. Виды трения... 10
1.3. Поверхностная прочность 14
1.4. Колебательные процессы при изнашивании материалов 19
1.4.1. Методы изучения 20
1.4.2. Усталостный механизм изнашивания 21
1.5. Понятие ресурса при изнашивании материалов 22
1.6. Заключение и постановка задачи 25
ГЛАВА II. Постановка экспериментальной работы по изучению трения 27
'2.1. Введение ..;;..-. *| 27
2.2. Комплексный метод изучения трения. 27
2.2.1. Установка для изучения трения 29
2.2.2. Выбор режима трения 31
2.3. Объекты исследования 35
2.3.1. Гомогенные материалы 35
2.3.2. Многофазные материалы 36
2.4. Микроструктурные исследования 39
ГЛАВА III. Экспериментальное исследование изнашивания твердых тел 44
3.1. Введение 44
3.2. Обзор литературы по изнашиванию... 44
3.3. Метод сбора и анализа частиц износа 49
3.4. Анализ параметров частиц разрушения 51
3.5. Применение фрактальной геометрии для анализа частиц износа 58
3.6. Корреляционные соотношения между параметрами частиц . 61
3.7. Экспериментальное исследование изнашивания 64
ГЛАВА IV. Применение акустической эмиссии для изучения трения 68
4.1. Введение... 68
4.2. Явление акустической эмиссии 68
4.3. Обработка сигналов акустической эмиссии 70
4.3.1. Амплитудный анализ . 70
4.3.2. Распределение интервалов времени 72
4.3.3. Спектральный анализ 74
4.4. Акустическая эмиссия при трении 75
4.5. Установка для изучения акустической эмиссии... 77
4.6. Основные результаты 83
ГЛАВА V. Поверхности контакта твердых тел при трении 102
5.1. Введение , 102
5.2. Поверхностный слой 102
5.3. Исходная структура материала и ее изменение в процессе трения 104
5.4. Шероховатость поверхности.. 105
5.5. Результаты определения шероховатости на меди... 108
5.6. Напряженное состояние поверхностного слоя ПО
5.6.1. Контакт шероховатостей НО
5.6.2. Динамика пятен контакта при трении 112
ГЛАВА VI. Трансформация энергии на поверхности трения . 118
6.1. Введение 118
6.2. Коэффициент трения и поступающая в трибосистему энергия 119
ф 6.3. Температура на контакте трения 124
6.4. Механическая энергия 128
6.4.1. Работа разрушения металлов 129
6.4.2. Связь работы по деформации металла с акустической эмиссией при растяжении 134
6.4.3. Трещиностойкость и ее измерение 137
ГЛАВА VII. Механические свойства и микроструктура поверхност ных слоев при трении 141
7.1. Введение. 141
7.2. Структурные изменения материала и трение ,. 141
7.3. Деформация поверхностных слоев 142
7.3.1. Метод внешних реперов 143
7.3.2. Метод внутренних реперов 146
7.4. Упрочнение поверхностных слоев металлов при трении 150
7.5. Применение волокнистых металлических композитов для изучения пластической деформации в поверх ностном слое при трении 155
7.6. Рекристаллизация при трении. 163
ГЛАВА VIII. Прогнозирование повреждаемости поверхностных слоев металлов при трении 166
8.1. Введение 166
8.2. Кинетика разрушения поверхности при трении 166
8.3. Технические средства определения повреждаемости. 173
8.3.1. Применение акустической эмиссии в системах контроля энергетического оборудования по техническому состоянию. 173
8.3.2. Виброционный контроль , 176
8.4. Прогнозирование остаточного ресурса in-situ 177
Заключение и выводы 182
Литература
- Колебательные процессы при изнашивании материалов
- Установка для изучения трения
- Применение фрактальной геометрии для анализа частиц износа
- Обработка сигналов акустической эмиссии
Введение к работе
Понятие ресурса относится к числу важнейших понятий машиностроения. Как правило, под ресурсом понимают срок службы механизмов и машин. Он определяет их надежность и безопасность и, в конечном счете, технико-экономические показатели [1], Ресурс всего изделия, в первую очередь, будет определяться ресурсом его наиболее ответственных элементов. К числу таких элементов, несомненно, следует отнести узлы трения. Считается, что до 80 А всех случаев катастрофического разрушения механизмов и машин связано с явлениями трения и износа [2]. Большой интерес для практики представляет проблема прогнозирования остаточного ресурса или остаточного срока службы уникального, дорогостоящего или опасного в технологическом или экологическом смысле оборудования. Такого рода машины и механизмы применяются в гражданской и военной авиации, ракетной технике, космонавтике, энергетике, трубопроводном транспорте и т.д. Для численной оценки величины остаточного ресурса необходимо иметь соответствующие средства индивидуальной диагностики. Любой узел трения представляет собой контакт поверхностей одинаковых или разных материалов, и вопрос о прогнозировании его работы сводится к прогнозированию свойств материалов. Для решения задачи индивидуальной диагностики материалов узла трения в реальном времени эксплуатации требуется разработка сложной замкнутой системы технической диагностики, которая реагирует на изменение любых условий трения, С чисто технической точки зрения построение такой системы диагностики с использованием принципа обратной связи не является принципиально трудной задачей. Основные сложности состоят в поиске тех физических параметров, с помощью которых эта обратная связь будет организована, и в создании алгоритмов распознавания физического состояния узла трения в любой момент времени. Следует отметить, что понятие ресурса применительно к материалам разработано недостаточно. Обычно под ресурсом машин, механизмов и конструкций понимают суммарную наработку объекта, как правило, в единицах времени, от начала его эксплуатации до перехода в предельное состояние [1]. Понятия суммарной наработки, начала эксплуатации и предельного состояния требуют уточнения в каждом конкретном случае. Ресурс материала обычно определяется на стадии проектирования изделия, исходя из расчетных данных. Для материалов, работающих в условиях трения, при расчетах ресурса используются справочные данные, которые получены путем усреднения большого количества лабораторных испытаний при фиксированных условиях, а не конкретные данные именно того материала, из которого сделан узел трения. Кроме того, расчеты ресурса на стадии проектирования выполняются с учетом самого жесткого, но все-таки стационарного режима эксплуатации. Однако, известно, что переходные и даже кратковременные нестационарные режимы могут вызывать резкое изменение напряженного состояния материалов и приводить к их неожиданному разрушению,
Трение представляет собой очень сложный многофакторный процесс и имеет довольно большую классификацию видов. Первопричины трения каждого вида могут быть различными, но результат один -изнашивание. По сути дела, изнашивание представляет собой процесс разрушения контактирующих поверхностей. Согласно кинетической теории прочности, которая в настоящее время может считаться наиболее физически обоснованной, разрушение всех твердых тел, в том числе и гетерогенных, представляет собой термически активируемый процесс постепенного накопления повреждений [3,4]. Представляется, что и поверхностное разрушение при трении также подчиняется основным закономерностям кинетической теории прочности, Длительность процесса поверхностного разрушения также должна определяться объективными физическими параметрами - свойствами материала и характеристиками термосиловых полей. Поэтому ресурс изнашивания поверхности материала, являясь объективной физической величиной, может быть выражен численно.
Таким образом, задача повышения надежности и безопасности узлов трения машин и механизмов с помощью систем непрерывной диагностики по текущему состоянию обусловливает актуальность и необходимость темы исследования. Эта задача может быть решена с помощью детального исследования процесса поверхностного разрушения материалов, в результате чего должны быть определены физические информативные параметры, адекватно описывающие состояние трущихся поверхностей в любой момент времени эксплуатации, что также весьма актуально.
При проведении подобного исследования особое внимание следует уделить следующим вопросам. Прежде всего, отметим временной фактор. Так, в литературе по трению содержится мало сведений (или они отсутствуют вообще) о данных, полученных в in-situ экспериментах о кинетике трещинообразования поверхностных слоев во время трения, по изменению структуры и рельефа поверхностных слоев. В рамках такой работы необходимо провести оценку переменного характера напряженного состояния в контактирующих микрообъемах при трении, что поможет понять природу колебательных процессов, возникающих в поверхностных слоях материалов при трении, и их связь с усталостным механизмом изнашивания поверхности. Проведение ресурсных испытаний всегда связано с большими затратами времени, поэтому необходимо было, прежде всего, разработать методики ускоренных видов испытания. Следует учитывать, что для проведения поисковых работ большое значение имеет также выбор материалов, в которых исследуемые явления и процессы проявляются наиболее ярко,
Изложенные выше общие соображения и подходы определили постановку исследований в настоящей диссертации. Поскольку значимость вопросов безопасности и надежности оборудования по мере его использования все более возрастает, то представляется целесообразным провести систематическое исследование механизма поверхностного разрушенимя при трении в широком диапазоне условий нагружения с учетом энергетических процессов на контакте, изменений структуры и рельефа приповерхностных слоев, в том числе и динамических. Исследование этих вопросов проводится в данной работе с помощью комплексной методики, включающей в себя регистрацию основных изучаемых физических параметров в реальном времени эксперимента. Для исследования микроструктурных изменений материалов до и после трения, а также для изучения упрочнения поверхностей используются традиционные методы.
Работа состоит из восьми глав. В первой главе приводится обзор литературы только по проблемам поверхностной прочности, поверхностного разрушения и прогнозирования изнашивания. Все остальные вопросы обзорного характера рассматриваются в соответствующих разделах других глав. Во второй главе описаны основные методологические особенности и условия экспериментальной работы по теме диссертациии. Следующие шесть глав экспериментальные, В них приводятся литературные данные по конкретным направлениям данного исследования, описываются использованные в работе аппаратура и методики и приводятся основные данные , полученные в ходе экспериментов. В последней главе дается обсуждение всех экспериментальных данных, формулируются результаты работы, заключение, выводы и рекомендации. Завершает работу список литературы.
Колебательные процессы при изнашивании материалов
Во многих случаях при изнашивании материалов при сухом трении наблюдаются периодические или, более точно, циклические процессы. Следует заметить , что циклические явления возникают даже при одноосном растяжении [228]. Во всех случаях наблюдаемые явления пытаются связать с возникновением в контактирующих телах усталостных процессов. Усталостное разрушение особенно опасно потому, что может протекать под действием механических напряжений, намного меньших пределов прочности и текучести. Процесс постепенного накопления повреждений в материале под действием циклических нагрузок, приводящий к изменению его свойств, образованию трещин и разрушению, называется усталостью, а свойство противостоять усталости - выносливостью. В некоторых монографиях изнашивание считается разновидностью усталостного разрушения, поэтому следует рассмотреть этот вопрос подробнее.
При трении как со смазкой, так и без нее часто наблюдаются различные циклические явления. К числу таких явлений относятся: изменения постоянной решетки [22], микротвердости в поверхностных слоях [36], работы выхода электронов [37], электросопротивления [36], акустической эмиссии и отделения частиц [119], колебания температуры на поверхности контакта [172], коэффициента трения [160]. Интересные циклические явления наблюдались при трении со смазкой [21]. В этой работе исследовалось трение никеля на машине трения АЕ-5 в масле ЦИАТИМ-201 при нагрузке 84 и 168 кПа и линейной скорости 0,5 м/с. Изучалось уширение линий ферромагнитного резонанса в зависимости от времени трения. Анализ показал, что пластическая деформация приповерхностных объемов никеля при трении протекает циклическим образом, что приводит к циклическому изменению прочностных свойств материала. При нагрузке в 84 кПа период составлял 5 ч, а при 168 кПа соответственно v 3 ч, Наблюдались также структурные изменения : если исходный никель обладал поликристаллической структурой с раз-мером зерна 20 мкм и плотностью дислокаций 5-10 см , то в области максимума уширения наблюдались мелкие перекристаллизованные зерна (10 нм) и удлинены ,. субзерна, плотность дислокаций в которых достигает 10 см . В области спада уширения и размер зерен, и дислокационная плотность возвращаются к исходной,
Усталостный механизм изнашивания
Под термином усталость обычно понимают особый тип разрушения, вызываемый повторно действующими циклами напряжений, амплитудное значение которых не превышает предела упругости материала. Усталостная теория износа была предложена И.В.Крагельским [23,39, 40]. Она основана на следующих основных принципах: контакт двух тел дискретен из-за шероховатости и волнистости трущихся поверхностей; изнашивание происходит в зонах фактического контакта; в области пятен контакта возникают соответствующие деформации и напряжения; фиксированный объем материала испытывает при трении многократно повторяющиеся воздействия.
Усталостъ-зто локальный процесс, который сопровождается локальным изменением микронапряжений. Подтверждение усталостной теории износа наблюдается в тех опытах,в которых наблюдается аналогия с объемным усталостным разрушением, причем, можно построить зависимости,аналогичные кривым Веллера для усталости при объемном нагружении. При усталостном виде разрушения поверхности скорости процессов, обусловливающих явления усталости, превышают скорости других процессов7протекающих на поверхности трения, поэтому процесс усталостного разрушения становится преобладающим. Наиболее известным уравнением ,описывающим поведение материала в малоцикловой области, является экспериментальная зависимость, предложенная Мэнсоном и Коффином, известная как формула Мзнсона-Коффина - 22 ф лр tfk =с (1.8) где N - число циклов до разрушения, дл - размах установившейся пластической деформации, к и С - постоянные материала,
Понятие ресурса при изнашивании материалов
В настоящее время не существует общей схемы расчета машины на надежность и долговечность, а есть лишь отдельные виды расчетов, Это объясняется чрезвычайной сложностью проблемы расчета машин на надежность. Она включает в себя не только большой объем расчетов, но и учет физико-химических процессов в материалах, находящихся под нагрузкой, а также учет всевозможных параметров, влияющих на работу машины во время эксплуатации. Долговечность определяется как свойство сохранять работоспособность до наступления предельного состояния, работоспособность - как состояние изделия, при котором оно способно выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах, установленных нормативно-технической документацией, т w Оценкой долговечности изделия служит наработка его до отказа
(срок службы) [2291. Отказ -это событие , заключающееся в нарушении работоспособности изделия [230]. Как правило, отказ понимается как событие в математическом смысле, например, как в теории вероятности, и его природа не имеет какого - нибудь значения для дальнейших операций, поэтому отказ в этом случае имеет смысл случайного события.
Установка для изучения трения
К многофазным мягким материалам, используемым в настоящей работе,,относятся антифрикционные сплавы типа баббит и алюминиевые сплавы эвтектического состава на основе систем Al-Ni и fll-Co, в том числе, и направленно кристаллизованные. Рассмотрим подробнее эти материалы. Баббит Б 83,
Зтот сплав применяют для заливки вкладышей подшипников. Эксперименты с чистыми пластичными металлами : оловом, свинцом, алюминием- показывают, что в сопряжениях со стальным валом эти металлы имеют слишком большой коэффициент трения, сильно разогреваются при работе и налипают на поверхность вала (схватываются). Коэффициент трения в паре вал-вкладыш оказывается тем меньше, чем тверже вкладыш. Таким образом, материал вкладыша должен быть и твердым, и мягким одновременно. Этим требованиям удовлетворяют двухфазные и многофазные сплавы, структура которых состоит из твердых изолированных кристаллов, распределенных в пластичной матрице. Количество твердой составляющей должно быть небольшим, чтобы твердые и хрупкие кристаллы не соприкасались между собой. Кроме того, они должны быть равномерно распределены в пластичной основе. Лучшими антифрикционными свойствами обладают сплавы на основе олова [461, Для того, чтобы на основе олова можно было получить антифрикционный сплав, надо ввести в него элементы, которые упрочнили бы само олово, так как оно слишком мягко и непрочно, и образовали бы твердые включения. Для этой цели к олову Sn добавляют сурьму Sb и медь Си. Сурьма растворяется в олове и дает твердый раствор, который имеет большую твердость и прочность, чем чистое олово почти при той же пластичности, При содержании сурьмы более 7,52 в структуре сплава образуется химическое соединение SnSb с высокой твердостью, Таким образом, сурьма упрочняет основу оловянных антифрикционных сплавов и создает опорные включения высокой твердости в виде химических соединений. Твердые соединения SnSb легче расплава и во время кристаллизации могут всплыть на поверхность. Чтобы зто предотвратить, в сплав вводят медь. Медь почти не растворяется в олове и, следовательно, практически не влияет на основу сплава. Медь с оловом образует соединение Сцп. Кристаллы этого соединения выпадают первыми и образуют скелет, препятствующий всплытию кристаллов SnSb. Если сделать шлиф из баббита, то на фоне твердого раствора сурьмы в олове будут видны большие кубические кристаллы SnSb, окруженные мелкими игольчатыми кристаллами CuSn, Алюминиевые сплавы.
Алюминиевые многофазные материалы применяются в машиностроении как подшипниковые сплавы. Они построены на том же принципе, что и баббиты, но могут выдерживать большие давления и температуры [47], В настоящей работе изучались алюминиевые сплавы систем Al-Ni и А1—Со эвтектического состава. Система Al-Ni представляет большой интерес, т,к, она в литом состоянии близка по строению к известному антифрикционному сплаву АН-2,5 [48], который имеет такую же внутреннюю структуру : алюминиевая матрица, упрочненная частицами Al3Ni, только объемное содержание их меньше, т.к. сплав АН-2,5 доэвтектический с 3,5 вес.2 Nil Представляется, что эвтектический состав использовать интереснее по той причине, что (как теперь показано [491) некоторые эвтектическ] материалы могут быть получены в направленно кристаллизованном виде. Эвтектический состав позволяет исследовать материал в двух структурных состояниях : без преимущественной ориентации второй фазы и с преимущественной ориентацией этой фазы. Вторая система А1-Со близка по устройству композиционной микроструктуры к системе Al-Ni. В направленно кристаллизованном состоянии она также упрочнена интерметаллическими волокнами А19Со2, которые по свойствам близки к волокнам Al5Ni. Эти две системы целесообразно рассматривать вместе, т.к. при направленной кристаллизации эвтек-тик нельзя произвольно варьировать объемное содержание упрочняющей фазы. Поэтому, если мы хотим исследовать влияние концентрации упрочняющей фазы на какие-нибудь свойства, например, на изнашивание, то следует брать другую эвтектическую систему с похожими механическими свойствами , но с другим процентом армирования. Ввиду важности эвтектических систем для настоящей работы рассмотрим подробнее условия их формирования.
Применение фрактальной геометрии для анализа частиц износа
Изучение формы частиц связано с измерением периметра частиц В последние годы большой интерес проявлялся к физическим объектам, геометрические очертания которых нельзя описать гладкими кривыми или поверхностями. Негладкая математическая линия или поверхность может быть непрерывной, но не дифференцируемой [136] Оказывается, что такие математические объекты обладают дробной размерностью [136]. Объекты с такой размерностью были названы фракталами. Понятие о фракталах было первоначально использовано для описания береговых линий. Описание формы частиц разрушения при трении с помощью фракталов полностью подпадает под описание береговых линий. Так, если периметр частицы описать как контурную линию, составленную из отрезков постоянной длины \ , все вершины которой распологаются на контуре частицы, то длина ломанной линии при уменьшении растет. Если подобный метод примененяется к гладкой дифференцируемой кривой, то при 1 0 Lf1 ) будет стремиться к конечному пределу, если же рассматривается негладкая кривая ( непрерывная, но имеющая разрыв производных справа и слева), то ее зависимость от длины будет иметь следующий вид где LQ - параметр, D 1 - фрактальная размерность. В логарифмическом масштабе зависимость Lfa) представляет собой прямую, тангенс угла наклона которой равен фрактальной размерности D. Применение фрактальной геометрии оказалось наиболее успешным при исследовании различных структур объектов. Дробная метрическая размерность структурных объектов не только характеризует их геометрию, но и физические процессы, которым соответствуют эти структуры [137-142].
Для того, чтобы охарактеризовать различия в механизмах изнашивания, была определена фрактальная размерность контурных линий частиц износа, которые собирались в разные моменты разрушения поверхностного слоя рис. 3.7, Измерение основано на исследовании зависимости профиля поверхности от масштаба измерения [142]. Фрактальная размерность определялась по тангенсу угла наклона уравнения (3,5). Экспериментальные зависимости для опре - 60 {P0 MI M
Из данных таблицы 3,1 видно, что фрактальные размерности в моменты времени, соответствуищие минимальной интенсивности разрушения поверхности, больше, чем в моменты максимума интенсивности разрушения для всех материалов. Это говорит о том, что в моменты минимума длина контура больше, следовательно, и поверхность, натянутая на этот контур (неплоская), также больше. По-видимому, при одинаковых размерах частицы в области минимума обладают большей поверхностной энергией,
Корреляционные зависимости между параметрами частиц
Полученные перидические зависимости отделения частиц рис. 3.4 отражают процесс структурных изменений в поверхностных слоях металлов при трении, Зтот процесс не является случайным. Об этом свидетельствуют корреляционные зависимости между исследованными параметрами частиц. Такой анализ был проведен С144J, поскольку общее количество частиц велико, и в каждом опыте, используя автоматизированную систему обработки изображения, можно легко образовать и проанализировать необходимое для расчетов количество числовых выборок. Для кашдой временной экспозиции при построении числовых выборок использовалась следующая процедура, Расматрива-лось одинаковое количество полей, например 20, расположенных вдоль радиуса пленки. В каждом поле определялось общее количество частиц N, общая площадь всех частиц S и средние значения размера частиц d и фактора формы f . Затем анализировались соответствующие пары числовых выборок.
Обработка сигналов акустической эмиссии
Термо-силовые зависимости долговечности в кооординатах IgT - 1/Т образуют веер прямых, сходящихся в полюсе при 1дТ = 12+ 1. Однако, каждая прямая из веера построена с разбросом 1,5 порядка по долговечности. Для объяснения этого используются разные аргументы [4]. С нашей точки зрения, здесь нет четкого определения начального состояния. Материалы для испытания обычно подвергаются отжигу, который в какой-то мере гомогенизирует структуру, снимает остаточные напряжения, В то же время каждый образец специально не паспортизируется .к. это слишком дорогая операция,и поэтому в образцах всегда имеется определенный неучтенный уровень поврежденности. Поэтому/ например, при долговечности на уровне 1000 ч разброс по кинетической теории прочности достигает 30-30000 ч,. Исходя из этого , следует подчеркнуть, что кинетическая теория может быть незаменимым инструментом при анализе физических тенденций, но в конкретных случаях технического прогнозирования она нуждается в дополнительной информации об уровне начального состояния поврежденности материала. Под этим можно понимать как собственно структурное состояние материала, так и степень его начальной поврежденности. Эта же проблема - начальной поврежденности материала-обсуждается в работе [197] с термодинамических позиций. Локальное разрушение начинается тогда, когда в рассматриваемом объеме будет достигнут критический уровень накопленной внутренней энергии. Предельное деформирование поверхности, т.е. насыщение ее различными дефектами, равносильно изменению энтропии системы. Переход системы к неустойчивому состоянию (разрушению) зависит от приращения энтропии и от уровня энтропии, достигнутого к данному моменту. Энтропийный ресурс износостойкости определяется как -- тгрг —Г С8 3)
Нарушение условия существования энтропийного ресурса приводит к перенаклепу - явлению шелушения поверхности детали после ее обработки методами пластического деформирования [197].
Задачи прогнозирования разрушения находятся в более благоприятном положении, если известно, что процесс разрушения носит циклический характер. Очевидно, что рождение и эволюция ансамблей дефектов в таких системах также будут подчинятся циклическим закономерностям. В таких системах нет необходимости в каких либо специальных мерах по исследованию и подготовке начального состояния материала. При циклической зависимости практически безразлично, в какой момент начнется изучение, поскольку в течении цикла будут изучены все стадии процесса, и затем уже можно определить, если в этом есть необходимость, какая стадия процесса условно может быть названа начальной, а какая конечной.
Учитывая эти предварительные замечания, можно перейти к формулированию понятия ресурса при трении. На основании исследований, проведенных в настоящей работе, под временным ресурсом материала при трении можно понимать длительность цикла, а остаточный ресурс будет определяться формулой С-8.2). Разные условия эксперимента приводят к разной длительности цикла, поэтому ресурс оказывается зависимым от условий эксплуатации. Поскольку ресурс, по определению, представляет собой числовую характеристику потециальных способностей материала сопротивляться какому-либо воздействию, желательно, чтобы эта характеристика была инвариантна по отношению к внешним условиям. Такой инвариантной величиной может служить удельная энергия разрушения. Согласно представлениям, развитым в работах [43,2083, общая величина удельной энергии разрушения тела не зависит от вида подводимой энергии. Очевидно, что энергия, которая накапливается в поверхностных слоях при трении, зависит от скорости подвода энергии и от скорости рассеяния энергии во внутренние слои материала. В свою очередь, эти скорости зависят от общего уровня энергии, которая накопилась в поверхностном слое. Если поверхностный слой отделяется от основного металла трещинами или порами, т.е. физическими барьерами, то задача упрощается. Тогда можно оценить объем его поверхностного слоя, массу и соответственно удельную энергию разрушения. Причем, если слой окантовывается трещинами в самом начале контакта и тем самым теплоизолируется, то условия накачки энергией поверхностного слоя облегчаются. Несмотря на небольшую толщину слоя (20 мкм), в нем, по-видимому, за время жизни слоя успевают проходить структурные перестройки, которые приводят к перераспределению накопленной внутри слоя энергии.
По мере трения повышается температура в поверхностных слоях материала и происходит отжиг. Об этом свидетельствует появление в самых верхних контактных областях рассматриваемого слоя рекристаллизованных субзерен с размерами меньше 1 мкм. Возможно, что образование рекристаллизованных субзерен является реакцией трибосистемы на слишком быстрое упрочнение верхних контактных областей.
Похожие диссертации на Кинетика разрушения поверхности металлических материалов при трении
