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

Г.і a в a VI.

ЭКЗОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ И ТРЕНИЕ СО СМАЗКОЙ

меняет не только его силовые параметры, но и отражается на свой ­

ствия с окружающей средой, влияет и на экзоэлектронную эмиссию. Результатам исследования экзоэмиссии при трении металлов в условиях смазки посвящена настоящая глава [116-118].

Экзоэлектронная эмиссия измерялась на металлических кольцах р а з ­ мером (60 х50х 15) мм, подтвергаемых трению со смазкой о стальные бруски, на установке, показанной на рис. 24. Было обнаружено, что при граничном трении вылет электронов через тонкую пленку смазки не наблюдается из - за ее экранирующего действия. При жестких режи­ мах трения с возможным разрывом граничных слоев смазки и крат ­ ковременным обнажением ювенильных поверхностей отмечалось эпи­ зодическое появление весьма слабой экзоэлектронной эмиссии. Наруше­ ние граничного трения влечет за собой быстрый разогрев рабочих поверхностей и смазки, которая начинает дымить, что изменяет рабо­ чую характеристику открытого детектора экзоэлектронов и приводит

99

Рассмотрим влияние смазки и поверхностно-активных присадок к ней на интенсивность экзоэлектронной эмиссии с образцов после одно­ стороннего трения. Из табл. 5 (левый столбец) видно, что для алюми­ ния применение олеиновой кислоты в качестве поверхностно-активной добавки к инактивному вазелиновому маслу значительно увеличивает эмиссию электронов. Опыты, проведенные в обратной последовательности для исключения влияния временного фактора трения, также подтвер­ ждают этот вывод. Аналогичная закономерность наблюдается и при использовании в виде присадки к маслу октилового спирта.

Экзоэмиссия с деформированной трением поверхности возрастает и для стальных образцов после их трения скольжения в поверхностноактивной среде (табл. 6) . Очевидно, поверхностно-активные вещества как с чисто физической природой адсорбционного пластифицирования, так и с проявлением активированной хемосорбции, изменяя состояние

поверхностного слоя, влияют на интенсивность экзоэлектронной эмиссии.

бавка олеиновой кислоты к вазелиновому маслу изменяет контактную разность потенциалов, снижая работу выхода электронов, причем для образцов реверсивного трения эти изменения существеннее, чем для образцов одностороннего трения.

Так как адсорбционное пластифицирование тонких поверхностных слоев металла приводит к облегченному выходу дислокаций в соседние плоскости и на поверхность, а также к значительному увеличению плот­ ности дислокаций [249], что имеет место и при трении скольжения

туры. Действительно, субмикрорельеф поверхности трения, который об­ разуется на основе дислокационных реакций и складывается из сово ­ купности ступенек выхода дислокаций и вакансий на поверхность метал ­ ла и слабо зависит от микрошероховатости, является основным постав ­ щиком эмиссионных центров.

Этот вывод может быть подтвержден не только установленным уве ­ личением плотности дислокаций при трении в поверхностно-активной среде, но и проведенными [116, 117] исследованиями по зависимости экзоэмиссии от чистоты поверхности. Так, при механической (точение, шлифование, полирование) обработке стали без поверхностно-активной

ем в неполярном инактивном вазелиновом масле при улучшении чис ­ тоты поверхности порядка двух классов. Больший процент изменения эмиссии при трении в поверхностно-активной среде при меньшем пере­ паде в классах чистоты свидетельствует о превалирующей роли микро­

100

зуемых при комнатной температуре, а следовательно, имеющих равно­ весную и почти постоянную концентрацию дефектов для различных ви­ дов механической обработки и шероховатости, показало незначитель­ ное снижение экзоэмиссии при большом перепаде в чистоте поверх­ ности с V 12 до V 3.

Представим приближенно шероховатую поверхность в виде набора не ­ ровностей, имеющих в нормальном сечении форму равностороннего треугольника с углом 2 а при вершине. В этом случае экзоэмиссия должна зависить от суммарной площади боковых граней всех пирамиднеровностей, находящихся перед измерительным окном счетчика. Так как окно счетчика было круглым, то развертка гофрированной поверх­

Формула показывает, что площадь боковых граней микронеровнос­ тей определяется углом a. Если считать, что для реальной шерохо­ ватости при трении со смазкой в пределах нескольких классов угол при вершине микронеровностей не изменяется или изменяется слабо (что бывает на практике), то геометрическая макроплощадь эмиттирующей поверхности будет постоянная и независимая от средней высо ­ ты неровностей R Z , т.е. от класса чистоты. Этот вывод подтвержда­ ется и работами [ 170 , 278], где экспериментально показано, что и з ­ менение шероховатости Н с к от 2,5 до 0,1 мк и различие в способах механической обработки на величину площади неровностей не влияют. Методом осаждения ионов более благородного металла на исследуемой поверхности было также установлено, что степень ее шероховатости не влияет на величину истинной поверхности металлов.

Таким образом, при постоянной макроплощади эмиттирующей поверх­ ности возникает различная интенсивность эмиссии. Это может быть объяснимо доминирующей ролью в эмиссионном процессе не столько мик­ рошероховатости, сколько плотностью дислокаций и вакансий, т . е. суб­ микрорельефом. Вывод о доминирующей роли дефектов структуры в формировании экзоэмиссии по сравнению с шероховатостью поверх­ ности может быть подкреплен и другими нашими экспериментами. Так, на металлических образцах после реверсивного трения без смазки на ­ блюдается [107] повышенная интенсивность экзоэлектронной эмиссии при более грубой чистоте поверхности по сравнению с односторонним скольжением. Если бы влияние чистоты поверхности было основным, то установленная при механической обработке закономерность в сни­

101

103