Файл: Евдокимов, В. Д. Экзоэлектронная эмиссия при трении.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 19.10.2024

Просмотров: 117

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

а

s

Рис. 40. Измерение прогиба

 

пластинки

 

Л

ностей. В связи с этим, как мы полагаем, плотность дефектов и, в частности, дислокаций в поверхностных деформированных слоях при ре ­ версивном трении должна быть выше, чем при идентичных режимах одностороннего скольжения. Исследованию данного вопроса и посвящен настоящий раздел.

Для проведения опытов был применен высокочувствительный метод трения тонких пластинок [ 240], который позволяет по величине оста ­ точного прогиба ДА (рис. 40,а) оценивать состояние поверхностных слоев металла в зависимости от режимов трения и смазки. При после­

дующем отжиге

закрепленной по схеме рис. 40,а пластинки ее прогиб

А изменяется,

отвечая процессам полигонизашіи и рекристаллизации.

Относительная

деформация е поверхностного деформированного трени­

ем слоя пластинки после отжига с достаточной точностью может быть

определена

по

формуле

 

 

 

 

s = h/l* - ДА,

 

 

 

 

( 5.])

где ДА =

 

T

 

 

-

разность прогибов

пластинки

после трения

А т и

Как

AQ

 

h

-

 

толщина пластинки;

і - исходная длина

пластинки.

отжига

 

A;

 

_ A Q

 

 

 

 

 

 

 

известно,

при отжиге деформированных

металлов

происходят

процессы

выстраивания дислокаций в

стенки, в

энергетически

более

выгодную конфигурацию, а также переползание и сток в источники метастабильных дислокаций с последующей их аннигиляцией, что в ре ­ зультате приводит к обратным сдвигам и изменению объема материала. Относительная величина деформации металла после отжига или изме ­ нение объема является критерием для определения плотности дисло­

каций в наклепанном до отжига

металле [244-247]. Дилатометрический

метод

[244, 245] дает простое

аналитическое решение для определения

плотности

дислокаций

 

\ : ,

= 2€

ДѴ = бѴ? Д1

(5.2).

 

a2

a

 

где N(j - плотность дислокаций; a - параметр решетки; ДѴ./Ѵ, Д і / l "

соответственно, изменение объема и относительное изменение длины образца.

80

В наших опытах пластинки 65х 0,15x5 мм из красной

меди марки

M l

подвергались трению в специальной установке о ползун из стали 45

при

нормальном

давлении

° т а х 75 к Г / м м 2

и скорости скольжения

0,72

м/мин. Отжиг пластин производили в вакууме 2, 10"1

мм рт.ст с

двухчасовой выдержкой при температуре 450°С

и последующим медлен­

ным

охлаждением

в печи. Измеренные

после

отжига усредненные зна ­

чения Д'А вводили

в формулу (5.1) и определяли

относительную макро­

скопическую деформацию сдвига е, по которой,

используя

формулу

(5.2), находили плотность

дислокаций

N ^ . Полученные усредненные из

пяти повторений опытные данные для двух проходов ползуном при

одностороннем и реверсивном трении приведены

в табл. 2.

 

Из этой таблицы видно, что при реверсивном трении в поверхностных слоях металла образуется значительно большая плотность дислокаций, чем при одностороннем скольжении. Присадка к инактивному вазелино­ вому маслу поверхностно-активного компонента в целом не изменяет этой закономерности, но значительно увеличивает плотность дислокаций в поверхностных деформированных слоях металла.

Увеличение плотности дислокаций при трении в поверхностно-актив­ ной среде объясняется адсорбционным эффектом [248], при котором пластифицирование тонкого поверхностного слоя и локализация сдвиго­ вой деформации в нем происходят благодаря понижению свободной по­ верхностной энергии, более интенсивному измельчению блоков и облег­ ченному выходу дислокаций в соседние плоскости и на поверхность [ 249-254.

Данные табл. 2 свидетельствуют о том, что присадка олеиновой кислоты к вазелиновому маслу уменьшает отношение плотности дисло­ каций при реверсе к плотности дислокаций при одностороннем сколь-

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

2

Режим

Реверсивное

трение

Одностороннее

трение

N

 

 

 

 

 

 

 

 

ДА, мм

£ -10

s

 

Д А, мм

 

 

'^рев

 

 

 

 

 

N одн

Статика

1,283

5,50

3,20

1,283

 

-

I

Без смазки

5,012

17.30

10,05

2,144

7,58

4,40

2,28

Вазелин

3,440

12,15

7,05

2,000

6,96

4,04

1,75

 

-

 

 

Вазелин +2%

4,804

16,90

9,81

3,444

11,70

6,80

1,44

олеиновой

кислоты

 

 

 

 

 

 

 

 

Вазелин +2%

4,572

15,50

9,00

2,160

7,17

4,16

2,18

октилового

спирта

81

473 6

жении. Первая строка таблицы отражает степень влияния только нор­ мальной нагрузки на плотность дислокаций. При проведении опыта пол­ зун медленно опускался на поверхность пластинки, затем плавно при— кладывалось нормальное усилие, после чего ползун поднимался и пере­

мещался над пластинкой на шаг

в 0,20

мм и цикл снова повторялся.

Таких "перемещений"

ползуна по

пластинке было сделано два, каждый

из которых включал

325 циклов.

Доля

плотности дислокаций, возникаю­

щих от нормальной нагрузки, оказывается относительно невысокой по сравнению с числом дислокаций, образующихся в поверхностных слоях металла за счет сдвиговых деформаций от силы трения, т.е. трение

скольжения вызывает более экстремальные изменения

в свойствах р а ­

бочих поверхностей, нежели одна

нормальная

нагрузка.

 

При трении, как и при всякой

деформации

[252 ] , в

поверхностных

слоях металла образуются не только дислокации, но и точечные дефек­ ты. Обладающие большей термической активностью и способностью к диф­ фузии, чем дислокации, вакансии можно обнаружить по изменению электросопротивления [246,253] или дилатометрически [245] при более низких температурах нагрева металла. Для меди, например, темпера­ тура отжига, при которой исчезают вакансии, образованные при плас­ тической деформации, составляет примерно 200°С [245].

Полученные нами экспериментально на образцах из меди после трения серии дилатометрических кривых "деформация-температура" о т ­ жига имеют точки перегиба, близкие к 200°С, что можно объяснить

изменением

плотности и

объема деформированного слоя металла за

счет выхода вакансий. При этой температуре отжига изменение

проги­

ба

медной

пластинки при

реверсивном

трении без смазки составляет

0,363 мм, а для одностороннего скольжения ДА соответственно

равно

0,242 мм. Используя выведенную формулу (5.1 ) для определения Е

можно рассчитать плотность вакансий в поверхностном

слое

[245]

Дп = - ^ 1

- y - 7

 

 

 

 

 

 

 

(э.З)

 

В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

Д п -

плотность вакансий;

d -

плотность материала;

[\|0 -число

Авогадро;

 

В -

атомный

вес,

АѴ/Ѵ- изменение объема

материала при

отжиге.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для нашего

случая выражение

(5.3)

может быть

изменено

 

с уче­

том конкретных

величин

и зависимости

(5.1).

 

 

 

 

 

Ап=9,

1-Ю 1 8

ДА.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определяя по этому выражению плотность вакансий для меди, по­

лучим для

реверсивного

трения без смазки 3,3-101 8

см

3 , а для одно­

стороннего

скольжения -

2,2'

101 8

см"13 . Большая плотность

вакансий

при реверсивном

скольжении наблюдается

и при трении

в присутствии

смазок, включая

поверхностно-активные

 

присадки.

 

Приведенные выше экспериментальные

данные были

получены по

предлагаемой нами [231, 234] методике

определения t

путем нзмере—

82

ния величины ДА (рис. 40,а) изогнутой трением и закрепленной с од­ ного конца пластинки. Этот метод прост, обладает большой чувстви­

тельностью и не зависит

от коэффициента линейного расширения м а т е ­

риала основания, однако

он непригоден для очень тонких и длинных

полосок из фольг, не обладающих запасом жесткости для сохранения • упругого прогиба после деформации. В последнем случае для опреде­ ления плотности дислокаций можно воспользоваться дилатометрическим методом [244, 245], по которому относительное изменение длины поло­

ски после отжига

экспериментально определяется по схеме рис. 40,6

и рассчитывается

по формуле

Ai =

2.

 

 

 

 

і

3

 

 

 

 

где А

и л2 -

провес цепной линии до и после отжига;

1 -

половина

длины

прямой,

которая

стягивает цепную линию. Метод

применим

только

при очень малых

значениях А, и одинаковом материале фольги

и столика-эталона, на котором она закрепляется. Для

определения

плотности дислокаций в тонкой алюминиевой фольге после трения нами

была

использована методика

[ 244, 245, 255J

с уточнением

[ 256]

формы

линии

прогиба.

 

 

 

 

Образцы из алюминия (65х 5x0,075) мм подвергались

односторон­

нему

и реверсивному трению

при давлении

11 кГ/мм и десяти

прохо­

дах ползуном со скоростью 0,72 м/мин, после чего полоски закрепля­ лись на алюминиевом столике и отжигались при 300 С в течение трех часов с последующим медленным охлаждением с печью. По измерен­

ным А, и А2 определяли

е, а затем по формуле

(5.2)

рассчитывали

плотность дислокаций. Полученные

результаты приведены в табл.

3.

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

3

Режим

Реверсивное трение

Оцносторонее

трение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

трения

Б" 10" N d

- l ( r > M 2

£ -10'

Nd -10" , 2 , с м

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

• о

Без смазки

8,25

3,86

4,75

 

2,21

1,75

 

Вазелин

3,69

1,72

3,02

 

1,41

1,22

 

Вазелин +2%

5,02

2,34

4,69

 

2,18

1,07

 

олеиновой

 

 

кислоты

83

Смотрите также файлы