Механические свойства сервовитных пленок, формирующихся при трении в водных растворах карбоновых кислот
Автор: Бурлакова В.Э., Дроган Е.Г., Тюрин А.И., Пирожкова Т.С.
Журнал: Вестник Донского государственного технического университета @vestnik-donstu
Рубрика: Машиностроение и машиноведение
Статья в выпуске: 3 т.18, 2018 года.
Бесплатный доступ
Введение. В работе показано, каким образом природа органической компоненты в систематическом ряду одноосновных карбоновых кислот влияет на трибологические характеристики пары трения «латунь — сталь» в водных растворах. Изучена зависимость физико-механических свойств антифрикционных пленок, формирующихся при трении, от природы смазочной композиции. Цели работы: изучить возможности использования карбоновых кислот как антифрикционных компонентов смазочного материала; оценить их влияние на механические свойства сервовитной пленки, формирующейся при трении латуни по стали.Материалы и методы. Проведены трибологические исследования пары трения «латунь — сталь» на машине трения торцевого типа АЕ-5. Параметры шероховатости сервовитной пленки определялись с помощью оптической профилометрии. Микрогеометрия и структура объекта на наноуровне исследовались с помощью атомно-силовой микроскопии. Механические характеристики антифрикционной пленки изучали с помощью инструментального наноиндентирования.Результаты исследования. Изучены трибологические характеристики трибосопряжения «латунь — сталь» и физико-механические характеристики сервовитной пленки, формирующейся при трении в системе «латунь — водный раствор карбоновой кислоты — сталь». Установлено, что при увеличении длины углеводородного радикала коэффициент трения снижается. Обнаружены размерные эффекты в механических и трибологических свойствах сервовитной пленки, формирующейся на поверхности фрикционного взаимодействия в водных растворах карбоновых кислот.Обсуждение и заключения. Результаты исследования показывают, что при фрикционном взаимодействии на поверхности трения в водных растворах карбоновых кислот формируется наноструктурная сервовитная пленка, резко снижающая коэффициент трения. Ее физико-механические и трибологические параметры зависят от состава модельной смазочной среды. Определено, что локальные физико-механические свойства зависят от способа получения сервовитного слоя, нагрузки и размера зоны деформирования. Полученные результаты могут быть использованы при разработке смазочных материалов.
Коэффициент трения, избирательный перенос, сервовитная пленка, размерные эффекты, шероховатость поверхности
Короткий адрес: https://sciup.org/142214953
IDR: 142214953 | DOI: 10.23947/1992-5980-2018-18-3-280-288
Список литературы Механические свойства сервовитных пленок, формирующихся при трении в водных растворах карбоновых кислот
- Duvefelt, K. Model for contact between finger and sinusoidal plane to evaluate adhesion and deformation component of friction/K. Duvefelt, U. Olofsson, C.-M. Johannesson//Tribology International. -2016. -Vol. 96. -P. 389-394. DOI: https://doi.org/10.1016/j.triboint.2014.12.020
- Jen, T.-C. Thermal analysis of a wet-disk clutch subjected to a constant energy engagement/T.-C. Jen, D.-J. Nemecek//International Journal of Heat and Mass Transfer. -2008. -Vol. 51, № 7/8. -P. 1757-1769. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2007.07.009
- Ost, W. The tribological behaviour of paper friction plates for wet clutch application investigated on SAEII and pin-on-disk test rigs/W. Ost, P. De Baets, J. Degrieck//Wear. -2001. -Vol. 249. -P. 361-371.
- Copper (II) oxide nanoparticles as additive in engine oil to increase the durability of piston-liner contact/M. Asnida//Fuel. -2018. -Vol. 212. -P. 656-667. DOI: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2017.10.002
- Experimental investigation of the tribological behavior of lubricants with additive containing copper nanoparticles/F.-L.-G. Borda//Tribology International. -2018. -Vol. 117. -P. 52-58. DOI: https://doi.org/10.1016/j.triboint.2017.08.012
- Safonov, V. V. Evaluation of the antiwear properties of transmission oil with nanoscale powder additives/V. V. Safonov, V. V. Venskaitis, A. S. Azarov//Surface Engineering and Applied Electrochemistry. -2017. -Vol. 53, № 4. -P. 311-321. DOI: https://doi.org/10.3103/S1068375517040135.
- Бурлакова, В. Э. Влияние наноразмерных кластеров меди на триботехнические свойства пары трения «сталь -сталь» в водных растворах спиртов/В. Э. Бурлакова, Ю. П. Косогова, Е. Г. Дроган//Вестник Дон. гос. техн. ун-та. -2015. -Т. 15, №. 2 (81). -С. 41-47. DOI: https://doi.org/10.12737/11590
- Кужаров, А. С. Концепция безызносности в современной трибологии/А. С. Кужаров//Изв. высш. учебных заведений. Сев.-Кавказский регион. Технические науки -2014. -№ 2 (177). -С. 23-31.
- Metallic materials -Instrumented indentation test for hardness and materials parameters: ISO 14577-4 (2007)/International Organization for Standardization. -Geneva: ISO, 2007. -11 p.
- Oliver, W.-C. Measurement of hardness and elastic modulus by instrumented indentation: Advances in understanding and refinements to methodology/W.-C. Oliver, G.-M. Pharr//Journal of materials research. -2004. -Vol. 19, № 1. -P. 3-20. DOI: https://doi.org/1557/jmr.2004.19.1.3
- Тюрин, А. И. Исследование процессов деформирования при формировании отпечатка и трения в микро-и наношкале/А. И. Тюрин, Т. С. Пирожкова, И. А. Шуварин//Изв. высш. учебных заведений. Физика. -2016. -Т. 59 (7). -С. 243-247.
- Effect of silicate doping on the structure and mechanical properties of thin nanostructured RF magnetron sputter-deposited hydroxyapatite films/M. A. Surmeneva//Surface and Coatings Technology. -2015. -Vol. 275. -P. 176-184. DOI: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2015.05.021
- Enhancement of the mechanical properties of az31 magnesium alloy via nanostructured hydroxyapatite thin films fabricated via radio-frequency magnetron sputtering/M. A. Surmeneva//Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. -2015. -Vol. 46. -P. 127-136. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmbbm.2015.02.025
- Fabrication and physico-mechanical properties of thin magnetron sputter deposited silver-containing hydroxyapatite films/A. A. Ivanova//Applied Surface Science. -2016. -Vol. 360. -P. 929-935. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2015.11.087
- Protective radiolucent aluminium oxide coatings for beryllium x-ray optics/O. Yurkevich//Journal of Synchrotron Radiation. -2017. -Vol. 24, № 4. -P. 775-780. DOI: https://doi.org/10.1107/S1600577517007925
- Исследование кинетики и механизмов деформирования, трения и износа однородных и неоднородных твердых тел в наношкале методами динамического микро-и наноиндентирования/А. И. Тюрин//Деформирование и разрушение структурно неоднородных сред и конструкций: мат-лы III всерос. конф., посвященной 100-летию со дня рождения академика Ю. Н. Работнова. -Новосибирск: Ин-т гидродинамики им. М. А. Лаврентьева, 2014. -С. 108-110.
- Тюрин, А. И. Исследование процессов трения и износа твердых тел в микро-и наношкале/А. И. Тюрин, Т. С. Пирожкова//Вестник Тамбовского университета. Естественные и технические науки. -2016. -Т. 21, № 3. -С. 1375-1380. DOI: https://doi.org/10.20310/1810-0198-2016-21-3-1375-1380
- The mechanism of the initial stage of selective transfer during frictional contact/I. V. Kragelskii//Wear. -1978. -Vol. 47, № 1. -P. 133-138. DOI: https://doi.org/10.1016/0043-1648(78)90209-0
- Беликова, М. А. Электрохимические свойства поверхности трения при самоорганизации в условиях избирательного переноса: автореф. дис.... канд. техн. наук/М. А. Беликова. -Ростов-на-Дону, 2007. -19 с.
- Влияние природы органической компоненты на триботехнические свойства системы «бронза -водный раствор карбоновой кислоты -сталь»/В. Э. Бурлакова//Вестник Дон. гос. техн. ун-та. -2015. -Т. 15, № 4 (83). -С. 63-68 DOI: https://doi.org/10.12737/16067
- Нанотрибология водных растворов карбоновых кислот при трении бронзы по стали/А. С. Кужаров//Инновации, экология и ресурсосберегающие технологии: мат-лы XI междунар. науч.-техн. форума. -2014. -С. 712-717.
- Дроган, Е. Г. Исследование топографии поверхности и механических свойств сервовитной пленки/Е. Г. Дроган//Перспективы развития фундаментальных наук: сб. науч. тр. XIII междунар. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. -2016. -С. 148-150.
- Jiang, J., The effect of substrate surface roughness on the Wear of DLC coatings/J. Jiang, R.-D. Arnell//Wear. -2000. -Vol. 239, № 1. -P. 1-9. DOI: https://doi.org/10.1016/S0043-1648(99)00351-8
- Dayson, C. The friction of very thin solid film lubricants on surfaces of finite roughness/C. Dayson//ASLE transactions. -1971. -Vol. 14, № 2. -P. 105-115. DOI: https://doi.org/10.1080/05698197108983232
- Андриевский, Р. А. Прочность наноструктур/Р. А. Андриевский, А. М. Глезер//Успехи физических наук. -2009. -Т. 179. -С. 337-358.
- Koch, C.-C. Nanostructured materials: processing, properties and applications/C.-C. Koch. -Norwich: William Andrew, 2006. -784 p.
- Glezer, A. M. Crack resistance and plasticity of amorphous alloys under microindentation/A. M. Glezer, I. E. Permyakova, V. A. Fedorov//Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. -2006. -Vol. 70, № 9. -P. 1599-1603.
- Malygin, G. A. Plasticity and strength of micro-and nanocrystalline materials/G. A. Malygin//Physics of the Solid State. -2007. -Vol. 49, № 6. -P. 1013-1033.. DOI: https://doi.org/10.1134/S1063783407060017
- Валиев, Р. З. Объемные наноструктурные металлические материалы/Р. З. Валиев, И. В. Александров. -Москва: Академкнига, 2007. -398 с.
- Головин, Ю. И. Введение в нанотехнику/Ю. И. Головин. -Москва: Машиностроение, 2008. -496 с.
- Nanostructuring of surface layers and production of nanostructured coatings as an effective method of strengthening modern structural and tool materials/V. E. Panin//The Physics of Metals and Metallography. -2007. -Vol. 104, № 6. -P. 627-636. DOI: https://doi.org/10.1134/S0031918X07120113
- Andrievski, R. A. Strength of nanostructures/R. A. Andrievski, A. M. Glezer//Physics-Uspekhi. -2009. -Vol. 52, № 4. -P. 315-334. DOI: https://doi.org/10.3367/UFNe.0179.200904a.0337
- Дуб, С. Н. Испытания твердых тел на нанотвердость/С. Н. Дуб, Н. В. Новиков//Сверхтвердые материалы. -2004. -№ 6. -С. 16-33.
- Vakulenko, K. Effect of the state of surface layer on 40Х steel fatigue characteristics/K. Vakulenko, I. Kazak, V. Matsevityi//Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. -2016. -Vol. 3, № 5. -P. 18-24.
- Stoyanov, P. Scaling effects on Materials tribology: from macro to micro scale/P. Stoyanov, R.-R. Chromik//Materials. -2017. -Vol. 10, № 5. -P. 550 DOI: https://doi.org/10.3390/ma10050550
- Current trends in the physics of nanoscale friction/N. Manini//Advances in Physics: X. -2017. -Vol. 2, № 3. -P. 569-590. DOI: https://doi.org/10.1080/23746149.2017.1330123
