Трибология. Создание основ материаловедческого подхода, изучения процессов трения и изнашивания, страница 2

Проблема объемной и поверхностной прочности твердых тел ставит задачу комплексного исследования как кинетических закономерностей изменения микроструктуры при объемном деформировании материала, так и аналогичных исследований при фрикционном нагружении, когда деформация локализуется только в тонких поверхностных слоях.

Таким образом, решение общей проблемы повышения надежности и долговечности машин и механизмов настоятельно требует развития нового направления – исследования закономерностей эволюции дислокационной структуры поверхностных слоев при трении и её влияния на кинетику деформационного упрочнения и разрушения материалов с целью выяснения природы и структурных закономерностей изнашивания.

Перечисленные задачи определили научную актуальность решаемой проблемы и необходимость проведения комплексных экспериментальных и теоретических исследований на основе единого научного подхода, отражающего реальную картину структурных явлений поверхностных слоев при трении.

Практическая же значимость выше перечисленных задач заключается в выработке научно-обоснованных методов повышения износостойкости реальных узлов трения, базирующихся на реализации ряда инженерных решений по целенаправленному управлению процессами деформирования поверхностных слоев и оптимизации выбора материалов, и условий трения.

Целью монографии явилось комплексное освещение исследований кинетики дислокационной структуры в поверхностных слоях металлов при их фрикционном взаимодействии, изучения на ее основе физических процессов упрочнения и разрушения микрообъемов и установления некоторых закономерностей микропластической деформации и изнашивания твердых тел их техническая реализация для решения практических задач по повышению износастойкости реальных узлов трения. Для поставленной цели решены следующие задачи.

1.  Изучены общие физические закономерности эволюции дислокационной структуры металла с ГЦК и ОЦК решеткой при контактном взаимодействии с цилиндрическим индентором в условиях обычного и низкотемпературного нагружения. Изучены процессы их деформационного упрочнения и релаксации упругой энергии.

2.  Комплексно исследованы кинетические закономерности формирования и эволюции дислокационной структуры поверхностного слоя ГЦК металла при трении скольжения и их влияние на ход процессов деформационного упрочнения и разрушения, и установлены закономерности изнашивания материала. Уточнены физические модели механизма изнашивания.

3.  Изучены физические закономерности микропластической деформации поверхностных слоев металлов при ультразвуковом микроударном воздействии жидкости в химически и поверхностно-активных и коррозионных средах.

4.  Теоретически исследованы структурно-энергетические факторы разрушения с учетом прямых экспериментальных данных микроструктуры поверхностного слоя металла при трении.

5.  Исследованы физико-механические и триботехнические свойства поверхностных слоев при трении применительно к ряду инженерных решений по повышению износостойкости реальных узлов трения.

6.  Освещены методологические и аппаратурные методы обеспечения исследований, включающее использование широкого комплекса современных физических методов исследования.

В монографии освещены систематические исследования эволюции дислокационной структуры металла при контактном взаимодействии поверхностей, вплоть до критического состояния кристаллической решетки. Проведены результаты комплексных исследований кинетики дислокационной структуры ГЦК и ОЦК металлов и связанного с ней деформационного состояния поверхностного слоя при контактировании с круглым цилиндрическим контртелом. Эти исследования, осуществленные в широком диапазоне деформации (до 90%) и температур (300, 78 и 4,2 К), позволили  детально изучить физические закономерности протекания процессов микропластичности в обычных условиях и при глубоком охлаждении. При понижении температуры процессы деформационного упрочнения значительно интенсифицируются за чет увеличения плотности дислокаций вследствие подавления неконсервативного движения дефектов, а также проявляется тенденция к вырождению ячеистой структуры, приводящая к более равномерному распределению дислокаций. В металлах с ГЦК структурой, деформированных при 78 и 4,2 К изучены закономерности релаксации упругих напряжений и проанализированы связанные с ними основные активационные процессы.