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

ными условиями одностороннего скольжения. Это наблюдается при

шивания возрастает эмиссионный поток с поверхности трения, что особенно контрастно наблюдается при перемене направления скольже­ ния. Если провести сравнение кривых 1 на рис. 50,6 и рис. 37, б, то оказывается, что при непрерывном одностороннем скольжении и з м е ­ няющаяся в процессе трения нормальная нагрузка в общих чертах оди­ наково воздействует на интенсивность изнашивания и экзоэмиссию.

Несколько иначе обстоит дело с силой трения. Сила трения меняет свой знак при реверсе (рис. 50,а,кривая 2), а экзоэлектронная э м и с ­ сия - процесс однонаправленный. Однако обращает на себя внимание общая закономерность увеличения при реверсе абсолютной величины силы трения, интенсивности изнашивания, экзоэмиссии и коэффициента трения. При непрерывном же одностороннем скольжении сила трения (рис. 50, б,кривая 2) увеличивается с ростом нагрузки, а интенсив­ ность изнашивания (рис. 50,6, кривая 1) и экзоэлектронная эмиссия (рис. 37,6, кривая 1 ) падают. Правда, усредненные значения коэффи­ циента трения для данных условий уменьшаются и становятся равными 0,53; 0,49; 0,36 соответственно для участков I , I I , III - (рис . 37,6; 50,6).

С ростом скорости скольжения, если брать установившиеся значения экзоэмиссии начиная с 3-5 мин трения (рис. 31, 32), интенсивность экзоэлектронной эмиссии уменьшается. Аналогичной в общих чертах закономерности подчиняется, как известно [ 1 , 2 ] , и интенсивность и з ­ нашивания.

Для того чтобы возникла экзоэмиссия при трении, необходимы деформация и образование новых поверхностей в виде дислокационных ступенек, микро- и макротрещин, обнажающих ювенильную поверхность, нарушение целостности окисных пленок и пр. Этот многообразный про­ цесс развития новых поверхностей особенно экстремален в приработоч-

109

Рис. 50. Изменение интенсивно­

Приведенные выше наблюдения относятся к трению скольжения без

дить обезжиривание и измерение интенсивности экзоэмиссии, то можно зафиксировать момент стабилизации свойств рабочих поверхностей. В частности, по такой методике было обнаружено явление интенсифи­ кации реверсом [236] адсорбционного эффекта Ребиндера и вскрыта закономерность ускоренной приработки пар трения под одновременным воздействием поверхностно-активной среды и знакопеременных сдви­ говых деформаций. Интересно, что чем быстрее происходит процесс приработки, облегченный адсорбционным понижением прочности, тем выше интенсивность экзоэлектронной эмиссии и короче отрезок вре ­ мени, необходимый для стабилизации ее предельных значений. Таким образом, и в данном случае повышенной интенсивности изнашивания соответствует увеличенная интенсивность экзоэлектронной эмиссии.

По полученным результатам мы, однако, не склонны делать обоб­ щающих выводов. Процесс внешнего трения скольжения сложен, и многообразны явления, его сопровождающие. Достаточно воздействия казалось бы незначительных факторов, как существенным образом ви ­

зусловно, на экзоэлектронной эмиссии. Поэтому для выяснения взаи ­ мосвязи экзоэмиссии и износостойкости необходимы дальнейшие широкие исследования с использованием не только различных типов машин, м а ­ териалов, сред и режимов трения, но и с привлечением" многих совре ­ менных методов физики твердого тела.

110

Остановимся еще на одном важном вопросе - явлении переноса

экспериментального характера. Эти трудности значительно возрастают, когда приходится определять весьма малые количества перенесенного материала как в виде тончайших сплошных пленок, так и в виде дискретных следов, а применение радиоактивных изотопов нежелательно.

Установленные особенности возникновения экзоэлектронной эмиссии при трении [109, ПО] позволяют применить этот метод для изучения переноса материалов на рабочие поверхности. Речь прежде всего идет о том, что для возбуждения экзоэлектронной эмиссии с поверхности трения дополнительно необходимы кванты подсветки, энергия которых существенно отличается для различных металлов и может быть выде ­ лена из спектра с помощью набора светофильтров. Так, например, конструкционные стали эмиттируют экзоэлетроны при освещении ртут ­ ной лампой через фильтр УФС1, алюминий требует видимого света (фильтр БС12), а медь - УФС2,

Если на стальное кольцо 2 (рис. 28) с медного контротела 1 пере ­ носятся при трении без смазки атомы меди, то, применяя фильтр УФС2, можно зафиксировать экзоэмиссию только с атомов меди, но не с д е ­ формированной трением поверхности стали, требующей более коротковол­ новой ультрафиолетовой подсветки. Возникновение экзоэлектронной эмиссии с атомов меди и алюминия, перенесенных с контртела на стальную поверхность вращающегося кольца, показано на рис. 51. У в е ­ личение эмиссионного потока в данных условиях отвечает накоплению меди или алюминия на поверхности трения стального кольца, что м о ­ жет быть использовано при соответствующей тарировке для определе­ ния степени ее покрытия в процессе переноса при трении без смазки.

Подобная методика позволяет проводить исследования и с твердыми смазка"ми, если их составляющие [285] способны излучать экзоэлект - роны, а также определять эффективность применения пакетных подшип­ ников скольжения [286 ] . Описанный нами метод может быть применен и для изучения избирательного переноса меди в глицериновой среде [284 , 287], однако не в динамике трения, а после его прекращения и обезжиривания рабочих поверхностей. Глицериновое масло,так же как и любая другая жидкая фаза, покрывающая поверхность трения, экра ­ нирует экзоэлектронную эмиссию.

В связи с рассматриваемым явлением переноса металлов при трении интересно остановиться и на субатомном механизме изнашивания, про­ исходящем в микроповерхностном слое деталей машин [288], Авторы

111

Рис. 51. Перенос апюмішня (1) и меди (2) на поверхность об­ разцов из стали 45 при трении

веса стабильных конфигураций у атомов обоих сопряженных металлов, обладающих различными энергетическими характеристиками, т.е. ког ­ да одно тело является акцептором, а другое донором. Если же оба

из-за минимального нарушения электронного строения внешних элект­ ронных оболочек атомов металла, а во втором - вследствие создания слоя взаимно отталкивающихся электронов между двумя трущимися деталями. В результате применения материалов с повышенной донорной способностью (но при близких значениях этой характеристики) возни­ кает "электронная смазка" , которая уменьшает износ при трении сколь­ жения без жидкой смазки. При наличии жидкой смазки наименьший по ­

фигурациями и характеризуются незначительной передачей нелокализованных электронов от одного элемента к другому.

бодная энергия, что в конечном итоге определяет характер протекания

са материала при трении, представляют большой интерес. При дальней­ шем развитии этих работ возможно использование и экзоэлектронной эмиссии, которая поможет глубже разобраться в природе наблюдаемых явлений.

Выше было показано, что экзоэлектронная эмиссия чувствительна к изменению состояния поверхностных слоев, формируемых под воздей­ ствием силовых факторов трения. Эта особенность экзоэмиссии может быть, с нашей точки зрения, использована для определения степени улучшения свойств рабочих поверхностей при упрочнении трением или

112