Изучение процесса изнашивания конструкционных сталей в среде жидкой смазки с добавками нанопорошков пластичных металлов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

Беляев Сергей Александрович

ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ИЗНАШИВАНИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ В СРЕДЕ ЖИДКОЙ СМАЗКИ С ДОБАВКАМИ НАНОПОРОШКОВ ПЛАСТИЧНЫХ МЕТАЛЛОВ

специальность 01 04 07 - физика конденсированного состояния

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новокузнецк - 2007

003177105

Работа выполнена в Институте физики прочности и материаловедения СО РАН

Научный руководитель

Официальные оппоненты

доктор физико-математических наук, доцент Колубаев Александр Викторович

доктор физико-математических наук, профессор Шаркеев Юрий Петрович, Томский государственный архитектурно-строительный университет

кандидат технических наук, доцент Мартусевич Елена Владимировна, Сибирский государственный индустриальный университет (г Новокузнецк)

Ведущая организация

Новосибирский государственный технический университет

Защита состоится « 2 » ноября 2007 г в 12°° часов на заседании диссертационного совета К 212 252 01 в Сибирском государственном индустриальном университете по адресу 654007, Кемеровская область, г Новокузнецк, ул Кирова, 42

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ГОУ ВПО «Сибирский государственный технический университет»

Автореферат разослан "_2_" октября 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент фГ / Куценко А И

Актуальность проблемы

Одним из основных факторов, определяющих долговечность деталей машин и механизмов, является износостойкость материалов, из которых изготовлены детали В свою очередь износостойкость зависит от множества причин, среди которых важную роль играет совместимость материалов сопряжения Решение проблемы совместимости основывается на изучении физики явлений, происходящих на поверхностях деталей при трении и, в первую очередь, эволюции структуры поверхностных слоев контактирующих материалов При трении в поверхностном слое интенсивно образуются и перемещаются дислокации, возникают новые структуры, связанные с измельчением и ориентацией зерен в направлении действия сил Образование текстуры, происходящее в направлении движения контртела, изменяет прочность и твердость материала.

Для управления процессами структурообразования в поверхностном слое и уменьшения работы трения применяют смазочные материалы, в том числе с присадками, обеспечивающими требуемую модификацию структуры поверхностного слоя К настоящему времени разработано множество таких жидких и пластичных смазок, относящихся к типу металлоплакирующих В качестве активного компонента часто используют порошки различных металлов, их оксидов и сплавов с различной дисперсностью, в том числе, нанопорошки Нанопорошки металлов как добавки к жидким и пластичным смазкам все больше становятся объектом внимания исследователей Это связано с тем, что наноструктурные материалы могут существенно отличаться по физико-химическим свойствам от тех же материалов в обычном состоянии и, следовательно, могут внести некоторые особенности в процесс трения

Несмотря на значительное число публикаций, посвященных влиянию металлосодержащих смазок на процессы трения и изнашивания конструкционных материалов, механизм смазочного действия нанопорошков изучен недостаточно и сведения о триботехнических свойствах наполненных ими смазок противоречивы Особенно мало в литературе имеется сведений о роли добавок в тех процессах трения и износа, когда плакирующий металлический слой (пленка) на сопряженных поверхностях не образуется и известное в литературе явление «избирательного переноса при трении» не возникает

Существующее противоречие является следствием частого отсутствия систематизации соответствующих исследований Возникает необходимость выполнения системных исследований влияния добавок нанопорошков металлов на основные триботехнические параметры пар трения, выполненных из конструкционных материалов - среднеуглеродистых сталей, и на структуру поверхностных слоев при различных видах изнашивания

Работа выполнялась в соответствии с проектом 3 6 12 «Экспериментальная и теоретическая разработка автоволновой модели локализованной пластической деформации структурно-неоднородных материалов на мезо- и макромасштабных уровнях и ее приложений к определению критических

состояний и оценке прочности, износостойкости и долговечности материалов и конструкций» программы 3 6 1 фундаментальных исследований СО РАН

Целью работы является исследование процессов трения и изнашивания углеродистых сталей в смазочной среде с присадками из нанопорошков металлов и изучение особенностей формирования структуры поверхностного слоя, обусловленных присутствием наночастиц в зоне контактирования Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи

1 Изучить влияние смазки с добавками из нанопорошков меди, цинка и латуни на основные характеристики трения - коэффициент трения и величину износа - при изменении скорости скольжения и нагрузки на сопряжение

2 Исследовать структуру и фазовый состав поверхностей трения конструкционных сталей после использования нанопорошков в условиях низких и высоких нагрузок, соответствующих режимам нормального и интенсивного изнашивания

3 Выявить особенности механизма смазочного действия минерального масла с добавками металлических нанопорошков

Научная новизна

Впервые проведены системные исследования влияния добавок нанопорошков меди, цинка и медно-цинкового сплава на трение и изнашивание стальных трибосопряжений при различных значениях нормальных нагрузок и скоростей скольжения, соответствующих режимам нормального (окислительного) и интенсивного (адгезионного) изнашивания

Определено влияние металлодобавок на антиокислительную стабильность минерального масла в статических условиях Установлено, что нанопорошки способствуют снижению концентрации антиокислительной присадки, причем значительно с нанопорошком латуни

Современными физико-химическими методами исследования поверхностей твердых тел изучено структурное состояние поверхностей трения стали 45 и 40Х, сформировавшееся в условиях нормального и интенсивного изнашивания в среде минеральных масел с различными металлодобавками Выяснено, что добавленные нанопорошки не приводят к образованию металлоплакирующих пленок на поверхностях трения в любых режимах изнашивания, однако при интенсивном (адгезионном) изнашивании, наночастицы меди, латуни и цинка механически натираются на стальную основу в виде агломератов различного размера В обоих режимах изнашивания нанопорошки металлов влияют на изменение химического состава поверхностных слоев стали, приводя к образованию вторичных структур на основе оксидов железа с различной концентрацией кислорода Также показано, что нанопорошки определяют характер пластической деформации поверхностных слоев образцов

Достоверность полученных экспериментальных результатов и выводов обеспечивается корректностью постановки решаемых задач, их физической обоснованностью, большим объемом экспериментальных данных и соответствием полученных закономерностей данным других авторов

Практическая значимость В диссертационной работе представлена совокупность экспериментальных результатов и установлены закономерности, расширяющие представления о влиянии металлоплакирующих смазок на процессы трения и на образование деформированных поверхностных слоев конструкционных сталей Определено влияние металлодобавок на антиокислительную стабильность минерального масла в статических условиях Апробация работы и публикации

Основные результаты диссертационной работы доложены и представлены на' Международной научно-технической конференции, посвященной памяти генерального конструктора аэрокосмической техники, академика Н Д Кузнецова Самара, 2001 г., 1-ой Международной конференции «Современные проблемы машиностроения и приборостроения», г Томск 2002 г, Материалы 4-ой Международной научно-технической конференции, посвященной 60-летию ОмГТУ, Омск, 2002 г, Международной конференции по физической мезомеханике, компьютерному конструированию и разработке новых материалов, г Томск, 2004 г, III Международном технологическом конгрессе «Военная техника, вооружение и технологии двойного применения», г Омск, 2005, на IV Международном технологическом конгрессе «Военная техника, вооружение и современные технологии при создании продукции военного назначения », г Омск, 2007 Публикации

Основное содержание диссертации изложено в 14 печатных работах, опубликованных в России и за рубежом, из которых 6 - статьи в реферируемых журналах

Структура и объем диссертации

Работа состоит из введения, четырех глав, списка литературы, включающего 109 наименований и 3 приложений, включающих акты опытных испытаний Работа изложена на 139 страницах машинописного текста, содержит 39 рисунков и 5 таблиц

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследуемой проблемы, сформулированы цель исследований, основные положения, выносимые на защиту, дана оценка научной и практической значимости работы, приведены сведения об апробации результатов

В первом разделе рассмотрены имеющиеся в литературе сведения о модификации структуры поверхностей трения с использованием различных смазочных материалов. Отдельно представлен обзор публикаций о влиянии металлосодержащих смазок на трение и изнашивание стальных трибосопряжений, в частности, порошков пластичных металлов с различной дисперсностью Анализ представленных работ указывает на то, что до настоящего времени отсутствуют единые взгляды на проблему повышения износостойкости конструкционных материалов путем применения

металлосодержащих смазок из-за противоречивости полученных результатов Практически не определены условия работы трибосопряжений, при которых возможно проявление положительных или отрицательных эффектов, связанных с влиянием порошков Также в литературе нет единого мнения о механизме смазочного действия добавок

В конце главы приведен критический анализ имеющихся проблем и сформулированы задачи исследования

Во втором разделе представлены методики проведения испытаний на трение и изнашивание стальных трибосопряжений и методики структурных исследований

Образцы пар трения изготавливались из сталей марок 20, 40Х и 45 Сталь 20 цементировали и термически обрабатывали до получения твердости 58 HRC Стали 40Х обрабатывали до получения твердости 47 HRC

В качестве базовых смазок применялись индустриальное И-20 по ГОСТ 20799-88 и моторное SAE 30 (производства ФРГ) масла

В качестве присадок к смазкам использовали концентрированные суспензии дезагрегированных наночастиц меди, цинка и медно-цинкового сплава, полученные методом электрического взрыва проводников-проволочек Получение нанопорошков осуществлялось в среде газов для меди - в среде двуокиси углерода, для цинка и медно-цинкового сплава - в среде аргона Исходным сырьем для получения нанопорошков служили медь, цинк и латунь JI63 Размер частиц нанопорошков по данным просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) составлял в среднем 80-120 нм Приготовление присадок производилось по оригинальной технологии, защищенной патентами РФ Концентрация нанопорошка в присадке составляла 5 г/л

Триботехнические испытания проводили на машинах трения с различной кинематикой трибосопряжений с линейным контактом - на машине трения 2070 СМТ-1; с распределенным контактом - на трибологическом стенде с гидравлической системой нагружения, изготовленным коллективом лаборатории гидравлики и гидропривода ТГАСУ (Томск) Структурно-деформированное состояние поверхностей трения сталей 45 и 40Х исследовали методами металлографии, растровой электронной микроскопии (РЭМ), рентгеноструктурного анализа (РСА), микрорентгеноспектрального анализа (МРСА), рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС), Оже-спектроскопии, атомно-силовой микроскопии (АСМ) Микрогеометрия поверхностей трения оценивалась методом бесконтактного профилотрафирования

Антиокислительную стабильность базовой смазки в присутствии нанопорошков металлов оценивали методом инициированного окисления стандартного антиоксиданта - ионола (в статических условиях) Метод разработан в ИХН СО РАН и применяется для сертификации нефтепродуктов

В третьем разделе диссертации приведены сведения о триботехнических свойствах минеральных масел, смешанных с нанопорошками меди, цинка и латуни

Результаты измерений триботехнических параметров представлены в виде трехмерных зависимостей Г (КГ, V) и I (14, V) на рис. 1-3. Такие зависимости были получены посредством обработки фактических значений коэффициента трения (^ и величины износа (I) методом наименьших квадратов.

Сопоставляя между собой полученные результаты можно отметить, что для каждой из опытных смазок с различными присадками имеются индивидуальные особенности антифрикционного и противоизносного влияния.

По сравнению с трением в базовом масле (рис.1,а) введение нанопорошка меди к минеральному маслу И-20 приводит к заметному уменьшению коэффициента трения при высоких нагрузках, а также низких и высоких скоростях скольжения (рис. 1,6). Однако величина износа в присутствии порошка меди выше, чем в базовом масле. Наблюдалось лишь незначительное снижение износа при небольших нагрузках и высокой скорости скольжения. При трении в базовом масле И-20 наблюдалось обратное - увеличение скорости приводило к повышению износа.

Рис.1. Зависимость коэффициента трения от скорости скольжения и нагрузки для пары трения сталь 45 - сталь 20:

а - трение в масле И-20 без добавок, б - трение в присутствии СК - масло И-20 с нанопорошком меди

Зависимость коэффициента трения при добавлении нанопорошка латуни в смазку качественно подобна зависимости Г при трении в масле И-20, однако величина коэффициента трения значительно меньше, особенно при высоких нагрузках (рис.2,а).

а) б)

Рис.2. Коэффициент трения (а) и износ образца (б) при работе пары трения сталь 45 - сталь 20 в масле И-20, содержащим нанопорошок латуни, в зависимости от скорости скольжения и нагрузки

а) б)

Рис.З. Зависимость коэффициента трения (а) и износа (б) при работе пары трения сталь 45 -сталь 20 в среде масла И-20 с присадкой нанопорошка цинка от скорости скольжения и нагрузки

Износ, определяемый по ширине дорожки скольжения, также меньше по сравнению с трением в базовом масле при всех режимах трения и, кроме того, имеет минимальное значение при скорости скольжения 1,3 — 1,6 м/с, рис. 2,6.

В отличие от предыдущих случаев, обе зависимости, соответствующие результатам использования СК с нанопорошком цинка, имеют симметричный вид. На рис.3,а заметно, что с ростом нагрузки коэффициент трения постоянно понижается и его наиболее высокие значения при каждой нагрузке

соответствуют средней скорости скольжения. При средней скорости скольжения значения износа также являются максимальными, однако тенденция роста здесь обратная: износ с ростом нагрузки не понижается, а возрастает, см. рис.3,6.

Из рис. 4,а можно проследить, что общая тенденция антифрикционного влияния каждой смазки сохранилась при установлении высокой нагрузки. На всем пути трения значения коэффициента трения для смазки с нанопорошком цинка оказались достаточно высокими, что можно наблюдать и на рис. 4,а. Наименьшее значение коэффициента трения при тех же нагрузках соответствует медьсодержащей смазке. Худшие антифрикционные свойства, чем смазка с медью, но лучшие чем с цинком, имеют обычное масло и смазочная композиция, содержащая нанопорошок латуни. Видно, что при использовании масла без добавок коэффициент трения повышается даже при постоянной нагрузке. Применение латунного нанопорошка в качестве присадки к маслу ведет к обратной тенденции. Увеличение нагрузки до 800 Н, а затем и до 850 Н не привело к повышению коэффициента трения, а наоборот, сопровождалось его постоянным снижением.

.........у—

ff/" < \

/// и/ ,_

И-20 " -- И-20 + нано-медь . И-20 + нано-медь-цинк И-20 + нано-цинк - Нормальная нагрузка F, Н

800

600

400

О 100 200 300 400 500 Время эксперимента, мин

а)

2800

2400

§ 2000 tf

О I600 -

2 ,

1 у

й

200

И-20 наиомядь-цяик

наномвдь наяоцинк

б)

Рис.4. Зависимости коэффициента трения (Г) от продолжительности проведения испытаний (а) и величина износа образцов (б) после использования базового масла И-20 и масла, содержащего металлические нанопорошки. Пара трения сталь 45 - сталь 20

Как показано на следующем рисунке (рис.4,б), износ образцов у трибосопряжения вал - колодка оказался самым высоким при использовании индустриального масла. Он достиг отметки в 2400 мкм. Образцы, испытанные в присутствии нанопорошка меди, оказались изношенными до 1700 мкм. До такой же величины были также изношены образцы, испытанные в цинксодержащей смазке, а минимальный износ был достигнут при использовании смазочной композиции с нанопорошком латуни.

Изложенные результаты позволяют сформулировать первое положение: применение в качестве присадок к смазочным материалам нанопорошков

пластичных металлов улучшает параметры трения и изнашивания сопряжения в ограниченных диапазонах нагружения и скорости скольжения, которые индивидуальны для каждого типа присадок и конструкции трибоузла.

Триботехнические свойства пары трения сталь 40Х - закаленная сталь 40Х при использовании масла 8АЕ 30 с нанопорошком меди приведены ниже. В отличие от предыдущих экспериментов влияние присадки к маслу оценивалось при меньшем количестве сочетаний значений скоростей скольжения и нагрузок. Это было связано с необходимостью проведения трудоемкой приработки образцов из стали 40Х в сопряжении «вал-полувкладыш». При данных испытаниях были выбраны такие скорости скольжения и нагрузки, которые не приводили к схватыванию деталей сопряжения.

На рис.5 показаны типичные зависимости коэффициента трения от пути трения как для масла, так и для масла с добавкой. Из сопоставления таких зависимостей можно отметить положительное антифрикционное влияние добавки во всех испытаниях, за исключением испытаний с малой нагрузкой и большой скоростью скольжения (рис. 5,6). То есть, снижение значения коэффициента трения при добавлении меди имеет место при малой скорости скольжения независимо от нагрузки или при большой скорости и большой нагрузке. Особенностью влияния медной присадки с маслом БАЕ 30 является то, что коэффициент трения ниже на начальных этапах испытаний. С течением времени испытаний значения коэффициента трения как для случая использования обычной смазки, так и для случая использования смазочной композиции стабилизируются и оказываются примерно одинаковыми.

а) б)

Рис.5. Зависимости коэффициента трения от пути трения и наличия нанопорошка меди в масле 8АЕ 30. Пара трения сталь 40Х - сталь 40 X

Измерения величины износа, которые проводились для всех образцов, не выявили особых преимуществ медной добавки. Возможно, это обусловлено низкими давлениями в зоне контакта, а также наличием в масле 8АЕ 30 пакета функциональных присадок, среди которых должны были находиться противоизносные и антизадирные присадки. Кроме того, следует отметить, что при допустимом изнашивании образцов в парах трения с распределенным контактом редко имеется возможность достоверно оценить противоизносное влияние какой-либо смазки. Весовой метод измерения в таком случае

применять нецелесообразно, но взамен него дать представление о величине износа может метод растровой электронной микроскопии. Состояние рельефа поверхностей трения и степень повреждения поверхностного слоя (оцениваемое по наличию и количеству царапин, борозд скольжения, мест адгезионного соединения сопряженных материалов и других дефектов) косвенно относится к развитию износа. Была найдена взаимосвязь между состоянием рельефа и значением коэффициента трения. Разница в рельефе хорошо соответствовала разнице в значениях коэффициентов трения. Например, участку диаграммы трения с более высокими значениями коэффициента трения (рис.5,а) соответствовали поверхности трения с относительно грубым рельефом, где имелись широкие борозды скольжения и многочисленные следы незначительного адгезионного взаимодействия стальных тел. В противоположность этому на поверхности трения образца, испытанного в масле с медной добавкой, наблюдали меньшее количество борозд и адгезионных следов; борозды имели меньшую ширину, а шаг самого рельефа также уменьшился. Состояние рельефа поверхностей трения образцов для случая, показанного на рис. 5,6, было одинаковым - поверхности трения имели отполированный вид.

Как было показано в работах сотрудников ИФПМ под руководством академика В.Е. Панина, трение и изнашивание в значительной степени зависит от недислокационного скольжения поверхностных слоев материалов. При введении наночастиц в зазор трибосопряжения такой механизм реализуется при деформировании наночастиц. Локализация деформации и высокая пластичность наночастиц используемых металлов приводит к уменьшению коэффициента трения на начальных стадиях испытаний. Действительно, нанокристаллическое строение частиц меди с поверхности трения мы наблюдали при электронно-микроскопических исследованиях (рис. 6). Это

скольжение и, соответственно, низкий коэффициент

обеспечивает легкое трения.

Изложенные результаты

позволяют сформулировать второе положение, выносимое на защиту: наиболее эффективно применение добавок нанопорошков пластичных металлов в тех случаях, когда частицы попадают в зону контактирования поверхностей, а нагрузка и скорость скольжения обеспечивают режим пластического течения частиц порошка.

Четвертый раздел посвящен изучению влияния различных добавок на процессы изнашивания поверхностей трения, а также на характер деформации поверхностных слоев. В этом же

Рис. 6. Тонкая структура и микродифракция частиц меди с поверхности трения (х 10000)

разделе обсуждаются результаты экспериментальных исследований и на их основе предложены варианты механизма смазочного действия добавок

Исследованиями методами металлографии, РЭМ и МРСА установлено, что в режиме нормального (окислительного) изнашивания, частицы нанопорошка на поверхности трения не осаждаются и плакирующего слоя не создают Было отмечено присутствие только агломератов микронных размеров, имеющих характерный для каждого металла оттенок Агломераты имели слабую адгезионную связь с поверхностями трения и легко удалялись с них при тщательном обезжиривании образцов Данные РЭМ показали, что поверхности трения после использования всех смазок были покрыты слоем вторичных структур с различной окраской, изменяющейся в зависимости от типа присадки и величины нагрузки Это указывает на различный химический состав вторичных структур и, соответственно, на их различные механические свойства

В практике применения нефтепродуктов известно, что металлы и их соли могут катализировать или ингибировать процессы окисления минеральных масел и пластичных смазок Результаты проведенного анализа по определению антиокислительной стабильности базового масла и масла с добавками показали, что порошки также оказывают каталитическое воздействие После введения нанопорошков в базовую смазку, количество антиоксиданта - ионола, входящего в состав индустриального масла, составило (% масс) для

- масла И-20 - 0,05 (не изменилось),

- масла, содержащего нанопорошок меди - 0,02,

- масла, содержащего нанопорошок цинка - 0,03,

- масла, содержащего нанопорошок латуни - 0,01

Таким образом, нахождение нанопорошков меди, цинка и латуни в минеральном масле должно способствовать снижению содержания в нем концентрации кислорода (в молекулярном или связанном виде), который всегда присутствует в промышленных маслах Доступ кислорода к смазываемым поверхностям трения будет уменьшаться При отсутствии в смазочной среде других активных к поверхностям трения элементов, обычно возрастает число мест локального разрушения окисных пленок - вторичных структур Появляются многочисленные места их истирания, трещины и отслаивания Однако данные растровой электронной микроскопии не подтвердили наличие таких повреждений вторичных структур у образцов, испытанных с добавками Несмотря на каталитическое воздействие нанопорошков, количество кислорода в зоне трения было достаточным Об этом свидетельствовали данные РФЭС и Оже-спектроскопии, рис 7,6 Такая ситуация является следствием способа подачи смазки в зону трения во время проведения экспериментов Смазывание твердых тел осуществлялось путем неполного погружения контртела в смазочную ванну По имеющимся литературным данным в таких парах трения окисление масла в качестве стимулятора образования окисных пленок практически не имеет выраженного значения вследствие кратковременности пребывания масла в зоне трения

с.м, % (аг.)

100 I-

О 0,5 1,0 1,5 2,0 й>мкм

б)

Рис.7, а) - РЭМ изображение поверхности трения стали 45 после испытаний в среде масла И-20, содержащего нанопорошок латуни, при нагрузке 850 Н и скорости скольжения 1,3 м/с; б) - концентрационный элементный профиль поверхностного слоя стали 45 после трения в масле, содержащем нанопорошок цинка, при тех же условиях испытания

Несколько иная ситуация сложилась для поверхностей образцов, изготовленных из стали 40Х, которые испытывались в минеральном масле ЗАВ 30. При наблюдениях в оптический микроскоп на поверхностях трения всех образцов не просматривались пленки матовой окраски подобные тем, которые были обнаружены после испытаний в масле И-20. Поэтому при небольших увеличениях (около хЮО) как после использования базового масла, так и после использования смазочной композиции с нанопорошком меди поверхности трения выглядели более или менее поврежденными, но не окисленными. Согласно полученным исследованиям пленки на поверхностях трения все же имелись, но значительно меньшей толщины. Это подтверждается данными Оже-спектроскопии. Количество кислорода было значительным лишь в приповерхностных областях с размером по глубине не более 0,05 мкм. В МРСА-спектрах, снятых с этих же поверхностей, присутствовали пики серы, фосфора и цинка, которые незначительно превышали по высоте пики тех же серы и фосфора у спектров, снятых с нерабочих поверхностей стали 40Х. Это говорит о том, что в составе базовой смазки имелись серо-, фосфоро- и цинксодержащие соединения, которые при трении вступили в трибохимические реакции с железом. Выявленная очень малая высота пиков цинка в МРСА-спектрах и их отсутствие в Оже-спектрах может свидетельствовать о низком содержании цинка в составе поверхностных слоев. Однако присутствие меди при этом на поверхностях трения образцов не было подтверждено ни методом Оже-спектроскопии, ни методом МРСА. При визуальном изучении поверхностей трения с помощью оптического микроскопа наблюдались участки округлой формы медного оттенка со средним размером не более 10 мкм. Как и в предыдущих случаях редко расположенные агломераты медного блеска исчезали после тщательного обезжиривания образцов бензином и спиртом.

При интенсивном (адгезионном) изнашивании частицы нанопорошков осаждаются на поверхностях трения путем механического натирания в виде

агломератов, сгруппированных вдоль направления скольжения с различными размерами (до 200 мкм по ширине), рис. 7,а. С поверхностей трения после их тщательного обезжиривания натертые частицы не удалялись. По данным РФЭС, МРСА и Оже-спектроскопии, химический состав поверхностных слоев после использования СК включал в себя железо, медь, цинк, кальций их оксиды и сульфиды. Толщина окисленных слоев составляла около 1,6-1,8 мкм (рис. 7,6). Наибольшее проникновение наночастиц в приповерхностные объемы вторичных структур произошло при использовании нанопорошка цинка. Окисление стали 45 для случая применения чистого масла И-20 произошло на сверхминимальную величину (не более 25 нм), что, по видимому, связано с потерей несущей способности окисных пленок, рис. 8а.

Натирание частиц нанопорошков в основном не способствовало выглаживанию поверхностей трения по сравнению с аналогичными значениями, полученными после использования смазки без добавок нанопорошков. Имеющиеся профилограммы поверхностей трения соответствуют высоким значениям параметров 11а и Кд:, табл.1, рис. 8,6.

__Таблица 1

Параметры шероховатости поверхностей трения, мкм Исходное состояние поверхности (до трения) Базовое масло И-20 Масло, содержащее нанопорошок меди Масло, содержащее нанопорошок латуни Масло, содержащее нанопорошок цинка

0,14 0,16 0,29 0,15 0,29

Б* 1,89 1,57 3,25 1,18 2,77

707 Fe 2р

; /\ 711

х10 /

700 705 710 715 720 725 730 735

Энергия связи, эВ

б)

Рис.8. РФЭС-спектры района Ре 2р поверхности трения образца, испытанного в среде масла И-20 без добавок а) и трехмерное изображение профиля поверхности трения с соответствующим спектром микрорентгеноспектрального анализа, снятого с образца, испытанного в среде масла И-20 с добавкой нанопорошка меди б). На рис. 8а надписи справа от спектров соответствуют времени ионного травления. Скорость травления - 4 нм/мин

Выглаживание поверхностного рельефа без содержания глубоких впадин произошло лишь при использовании нанопорошка латуни.

После использования добавок было обнаружено их влияние на характер и величину пластической деформации основного материала - стали 45. Подтверждением этому могут служить результаты металлографических исследований приповерхностных объемов стали 45, которые были получены с использованием методики косого шлифа, рис.9.

Если у образца, который был испытан в среде, содержащей порошок латуни, видимые изменения отсутствовали (рис. 9,а), то у образца, испытанного в среде масла И-20, исходная феррито-перлитная структура при трении обратилась в однородную механическую смесь структурных составляюших. рис. 9.6.

Рис.9. Микроструктура поверхностного слоя (косые шлифы) образцов, испытывавшихся в среде масла И-20 с добавкой нанопорошка латуни (а) и базового масла (б) (х250): область А - структура стали 45 в объеме; область В - структура подложки поверхности трения; область С - слой вторичных структур поверхности трения. Стрелка на изображениях указывает направление скольжения; на рис. 8а зона травления выделена сплошной линией. Испытания проводили при нагрузке - 850 Н и скорости скольжения -1,3 м/с

При переходе от основного металла (область А) к поверхности трения наблюдаются изменения структуры металла - формируется слой с однородной структурой с незначительным присутствием отдельных светлых включений, по видимому, представляющих собой остаток ферритной фазы (область В), рис. 9,6. Аналогичное изучение поверхностного слоя, показанное на рис. 9,а, свидетельствует о том, что слой вторичных структур значительно тоньше. Переход феррито-перлитной структуры шлифа в однородную структуру подложки был также обнаружен и на образце, испытанном в присутствии медьсодержащей смазки. Согласно произведенным измерениям, толщина зон деформированных зерен после использования различных добавок не превысила 3-4 мкм, тогда как при использования масла И-20 - 7-8 мкм.

Третье положение выносимое на защиту - модифицирование поверхностей трения конструкционных сталей в результате применения смазочных материалов с нанопорошками пластичных металлов заключается в образовании пограничного слоя, состоящего из фрагментов основного металла, его оксидов

и оксидов примесей, присутствующих в смазке. Вследствие этого деформирование и изнашивание материала локализовано в пределах данного слоя, что предотвращает разрушение основного материала.

Таким образом, использованные в смазке нанопорошки металлов не приводят к формированию сплошного защитного слоя на поверхности детали, как это происходит при применении порошков других размеров или при использовании смазок, молекулы которых содержат присоединенные атомы металла. В последнем случае в результате трения и выделения тепла атомы металла осаждаются на поверхности трения, создавая тонкий слой металла. Частицы нанопорошков, в отличие от общепринятого механизма смазочного действия подобных добавок, по иному влияют на процесс изнашивания поверхностей трения.

Механизм смазочного действия добавок нанопорошков в общем заключается в следующем.

При контактировании поверхностей наночастицы попадают в область фактических пятен касания, поскольку их размеры сопоставимы с размерами данных пятен и расстоянием между ними в пределах контурной площади, рис.10. В результате образуются искусственные выступы, которые в первую очередь воспринимают нагрузку и деформируются.

Структура наночастиц и их пластические свойства обеспечивают их течение в области контакта и локализацию напряжений в тонком поверхностном слое. Улучшение триботехнических параметров (в первую очередь значений износа) в данных'исследованиях зависело от того, насколько вероятнее деформировались искусственные

выступы, образованные агломератами наночастиц. Поэтому выявленное снижение износа образцов в экспериментах при повышении нагрузки вероятностью деформирования наночастиц,

Рис. 10. Схематическое представление механизма смазочного действия добавок нанопорошков пластичных металлов

более

связано

высокой

объединенных в агломераты.

На основании выполненных в данной работе исследований можно сделать следующие выводы:

1. Экспериментально показано, что добавление нанопорошков меди, латуни и цинка в индустриальное масло эффективно сказывается на снижении значений коэффициента трения и износа в режиме интенсивного (адгезионного) изнашивания. Максимальное снижение износа образцов было достигнуто при использовании смазки, содержащей нанопорошок латуни: износ снизился в 1,8 раза. Максимальное снижение коэффициента трения наблюдалось у смазки, содержащей нанопорошок меди: коэффициент трения снизился в 1,2 раза.

2 Для режима нормального (окислительного) изнашивания нанопорошки меди и цинка как противоизносные добавки к индустриальному маслу не эффективны Добавление нанопорошка цинка незначительно способствовало снижению износа лишь при некоторых сочетаниях скорости скольжения и нагрузки, в то время как добавление нанопорошка меди практически не привело к снижению износа по сравнению с обычной смазкой Добавление только нанопорошка латуни положительно сказывается на снижении величины износа, причем во всем диапазоне выбранных значений скорости скольжения и нагрузки Износ образцов уменьшился в 1,8-2 раза Наибольшее антифрикционное влияние оказали добавки нанопорошков меди и латуни Неэффективное антифрикционное влияние наблюдалось у цинксодержащей смазки

3 Установлено, что добавление нанопорошка меди к маслу БАЕ 30 приводит к снижению коэффициента трения при малой скорости скольжения независимо от нагрузки или при большой скорости и большой нагрузке

4 Механизм смазочного действия нанопорошков во всех режимах изнашивания не связан с образованием металлоплакирующей пленки Физико-химические процессы, происходящие при трении в присутствии нанопорошков определяются химическим взаимодействием кислорода смазки с их частицами и с поверхностями трения и характером деформирования этих же частиц, находящихся на участках фактического касания На поверхностях трения в присутствии добавок образуются вторичные структуры, представляющие собой участки натира, смешивания и окисления агломерированных и деформированных частиц нанопорошков и частиц износа с различным содержанием кислорода

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях

1 Колубаев А В , Ларионов С А, Тарасов С Ю , Беляев С А Влияние УДП -присадки меди в смазке на процессы трения и изнашивания // Вестник ТГАСУ (Томск)-2000 -№2 -С 232-238

2 Беляев С А , Тарасов С Ю , Колубаев А В , Ларионов С А Влияние УДП присадки меди в смазке на процессы трения и изнашивания // Материалы международного научно-практического симпозиума Славянтрибо-5 "Наземная и космическая трибология - 2000 Проблемы и достижения" - Санкт-Петербург, 2000 -С 249-251

3 Беляев С А , Тарасов С Ю , Колубаев А В О трении и изнашивании стальных трибосопряжений в среде медьсодержащей смазки // Материалы международного межвузовского сборника "Фундаментальные и прикладные исследования для производства" -Барнаул Изд-во АТУ, 2000 - С 17-20

4 Беляев С А , Тарасов С Ю , Колубаев А В , Лернер М И Повышение эффективности смазочного действия путем добавления нанопорошков металлов в масло // Сборник трудов Международной научно-технической конференции,

посвященной памяти генерального конструктора аэрокосмической техники, академика НД Кузнецова - Самара Изд-во СамГАУ,-2001 -4 2,-С 204-211

5 Беляев С А, Тарасов С Ю , Лернер М И, Колубаев А В Использование нанопорошков меди и латуни в жидкой смазке // Надежность машин и технических систем Материалы Международной научно-технической конференции- в 2 т/ под общей ред О В Берестнева - Минск Институт технической кибернетики НАНБеларуси, 2001 Т 2-С 19-20.

6 Беляев С А., Тарасов С Ю, Лернер М И Трение, изнашивание и деформация поверхностных слоев конструкционной стали в присутствии нанокристаллических порошков в жидкой смазке // Материалы IV Международной научн-техн Конференции «Динамика систем, механизмов и машин» -Омск Изд-во ОмГТУ, 2002 -Ки 2 - С 100-102

7 Tarasov S , Kolubaev А, Belyaev S , Lerner M and Tepper F Study of friction reduction by nanocopper additives to motor oil // Wear - 2002 - V 252 - P 63-69

8 Tarasov S , Kolubaev A, Belyaev'S Friction reduction by nanometal additives to mineral oil//Tnbologia (Poland) -2002 - Vol XXXIII -No 6 -P 1683-1690

9 Tarasov S, Belyaev S Alloying contact zones by metallic nanopowders m sliding wear // Wear, V 257, - 2004 - P 523-530

10 Тарасов С Ю , Беляев С А, Гирсова С Л Окислительное изнашивание конструкционной стали в присутствии нанопорошков металлов // Физическая мезомеханика т 7 Спец выпуск, ч 1, 2004, - С 433-436

11 С А Беляев, С Ю Тарасов Изучение влияния медьсодержащей жидкой смазки на работу пары трения «сталь-сталь» в режиме схватывания // Материалы III Международного технологического конгресса «Военная техника, вооружение и технологии двойного применения» Омск, 2005 - Ч 1 - С 96-99

12 S Tarasov, S Belyaev, М Lerner N Makarenko Effect of nanocopper-confaming liquid lubricant on seizure m steel-steel sliding friction couple Materials of International Conference «Balttrib 2005» -Kaunas, 2005 -P 140-141

13 Тарасов СЮ, Беляев С А, Лернер МИ Износостойкость конструкционной стали в смазочной среде, содержащей нанопорошки металлов //Металловедение и термическая обработка металлов -2005, № 12 - с 31-36

14 С А Беляев, В П Пивоваров Смазочное действие металлических нанопорошков в масле при трении стали 45 // Материалы IV Международного технологического конгресса «Военная техника, вооружение и современные технологии при создании продукции военного и гражданского назначения» -Омск, 2007, ч 2, - с 388-394

Подписано в печать 2£ О9 О7 Формат 60x90/16. Ёумага офсет Гарнитура Тайме, печать офсет Уч.-изд. л 1 Тираж 100 экз Заказ № 25"3

Изд-во ТГАСУ, 634003, г. Томск, пл. Соляная, 2 Отпечатано с оригинал - макета в ООП ТГАСУ 634003, г Томск, ул Партизанская, 15

ВВЕДЕНИЕ.

1. ТРИБОМОДИФИКАЦИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

1.1. Трение, износ и основные направления по повышению износостойкости металлов.

1.2. Образование трибомодифицированных поверхностных слоев при сухом и граничном трении металлов.

1.3. Предпосылки создания металлосодержащих смазок.

1.4. Классификация основных видов металлосодержащих смазочных композиций.

1.5. Структуры поверхностных слоев металлов, сформировавшиеся в условиях применения смазочных композиций и их связь с износом.

1.6. Постановка задачи.

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Материалы и методы упрочняющей обработки.

2.2. Методика механических испытаний.

2.3. Методика структурных исследований.

3. ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СМАЗОЧНЫХ КОМПОЗИЦИЙ, СОДЕРЖАЩИХ НАНОПОРОШКИ ПЛАСТИЧНЫХ МЕТАЛЛОВ

3.2. Износостойкость стали 45 в среде индустриального масла с нанопорошками меди, цинка и латуни.

3.3. Трение стали 40Х под влиянием нанопорошка меди, содержащегося в минеральном моторном масле.

4. СТРУКТУРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЯХ КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ ПРИ ТРЕНИИ В СРЕДЕ СМАЗОЧНЫХ КОМПОЗИЦИЙ С НАНОПОРОШКАМИ

ПЛАСТИЧНЫХ МЕТАЛЛОВ

4.1. ВВЕДЕНИЕ.

4.2. Морфология и элементный состав поверхностей трения.

4.3. Развитие пластической деформации в поверхностных слоях, модифицированных частицами нанопорошков пластичных металлов.

4.4. Механизм смазочного действия металлических нанопорошков в парах трения «сталь-сталь».

Одним из основных факторов, определяющих долговечность деталей машин и механизмов, является износостойкость материалов, из которых изготовлены детали. В свою очередь износостойкость зависит от множества причин, среди которых важную роль играет совместимость материалов сопряжения. Решение проблемы совместимости основывается на изучении физики явлений, происходящих на поверхностях деталей при трении и, в первую очередь, эволюции структуры поверхностных слоев контактирующих материалов. При трении в поверхностном слое интенсивно образуются и перемещаются дислокации, возникают новые структуры, связанные с измельчением и ориентацией зерен в направлении действия сил. Образование текстуры, происходящее в направлении движения контртела, изменяет прочность и твердость материала.

При текстурировании в самом поверхностном слое и в подслое возникают остаточные напряжения растяжения-сжатия, различные дефекты в виде микротрещин и пор. Выделение тепла в пятнах касания ведет к росту локальных температур, что вызывает окислительные процессы и фазовые превращения.

Для управления процессами структурообразования в поверхностном слое и уменьшения работы трения применяют смазочные материалы, в том числе с присадками, обеспечивающими требуемую модификацию структуры поверхностного слоя. К настоящему времени разработано множество таких жидких и пластичных смазок, относящихся к типу металлоплакирующих. В качестве активного компонента часто используют порошки различных металлов, их оксидов и сплавов с различной дисперсностью, в том числе нанопорошки. Нанопорошки металлов как добавки к жидким и пластичным смазкам все больше становятся объектом внимания исследователей. Это связано с тем, что наноструктурные материалы могут существенно отличаться по физико-химическим свойствам от тех же материалов в обычном состоянии и, следовательно, могут внести некоторые особенности в процесс трения.

Несмотря на значительное число публикаций, посвященных влиянию металлосодержащих смазок на процессы трения и изнашивания конструкционных материалов, механизм смазочного действия нанопорошков изучен недостаточно и сведения о триботехнических свойствах наполненных ими смазок противоречивы. Особенно мало в литературе имеется сведений о роли добавок в тех процессах трения и износа, когда плакирующий металлический слой (пленка) на сопряженных поверхностях не образуется и известное в литературе явление «избирательного переноса при трении» не возникает.

Существующее противоречие является следствием частого отсутствия систематизации соответствующих исследований. Возникает необходимость выполнения системных исследований влияния добавок нанопорошков металлов на основные триботехнические параметры пар трения, выполненных из конструкционных материалов - среднеуглеродистых сталей и на структуру поверхностных слоев при различных видах изнашивания.

Целью данной работы является исследование процессов трения и изнашивания углеродистых сталей в смазочной среде с присадками нанопорошков металлов и изучение особенностей формирования структуры поверхностного слоя, обусловленных присутствием наночастиц в зоне контактирования.

Работа выполнялась в соответствии с проектом 3.6.1.2 «Экспериментальная и теоретическая разработка автоволновой модели локализованной пластической деформации структурно-неоднородных материалов на мезо- и макромасштабных уровнях и ее приложений к определению критических состояний и оценке прочности, износостойкости и долговечности материалов и конструкций» программы 3.6.1 фундаментальных исследований СО РАН.

Научная новизна:

Впервые проведены системные исследования влияния добавок нанопорошков меди, цинка и медно-цинкового сплава на трение и изнашивание стальных трибосопряжений при различных значениях нормальных нагрузок и скоростей скольжения, соответствующих режимам нормального (окислительного) и интенсивного (адгезионного) изнашивания.

Определено влияние металлодобавок на антиокислительную стабильность минерального масла в статических условиях. Установлено, что нанопорошки способствуют снижению концентрации антиокислительной присадки, причем значительно с нанопорошком латуни.

Современными физико-химическими методами исследования поверхностей твердых тел изучено структурное состояние поверхностей трения стали 45 и 40Х, сформировавшееся в условиях нормального и интенсивного изнашивания в среде минеральных масел с различными металлодобавками. Выяснено, что добавленные нанопорошки не приводят к образованию металлоплакирующих пленок на поверхностях трения в любых режимах изнашивания, однако при интенсивном (адгезионном) изнашивании наночастицы меди, латуни и цинка механически натираются на стальную основу в виде агломератов различного размера. В обоих режимах изнашивания нанопорошки металлов влияют на изменение химического состава поверхностных слоев стали, приводя к образованию вторичных структур на основе оксидов железа с различной концентрацией кислорода. Также показано, что нанопорошки определяют характер пластической деформации поверхностных слоев образцов.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Применение в качестве присадок к смазочным материалам нанопорошков пластичных металлов улучшает параметры трения и изнашивания сопряжения в ограниченных диапазонах нагружения и скорости скольжения, которые индивидуальны для каждого типа присадок и конструкции трибоузла.

2. Наиболее эффективно применение добавок нанопорошков пластичных металлов в тех случаях, когда частицы попадают в зону контактирования поверхностей, а нагрузка и скорость скольжения обеспечивают режим пластического течения частиц порошка.

3. Модифицирование поверхностей трения конструкционных сталей в результате применения смазочных материалов с нанопорошками пластичных металлов заключается в образовании пограничного слоя, состоящего из фрагментов основного металла, его оксидов и оксидов примесей, присутствующих в смазке. Вследствие этого деформирование и изнашивание материала локализовано в пределах данного слоя, что предотвращает разрушение основного материала.

Достоверность полученных экспериментальных результатов и выводов обеспечивается корректностью постановки решаемых задач, их физической обоснованностью, большим объемом экспериментальных данных и соответствием полученных закономерностей данным других авторов.

Практическая значимость. В диссертационной работе представлена совокупность экспериментальных результатов и установлены закономерности, расширяющие представления о влиянии металлоплакирующих смазок на процессы трения и на образование деформированных поверхностных слоев конструкционных сталей. Определено влияние металлодобавок на антиокислительную стабильность минерального масла в статических условиях.

Апробация работы:

Основные результаты диссертационной работы доложены и представлены на:

Международной научно-технической конференции, посвященной памяти генерального конструктора аэрокосмической техники, академика Н.Д. Кузнецова. Самара, 2001 г.; 1-ой Международной конференции «Современные проблемы машиностроения и приборостроения», г. Томск 2002 г.; 4-ой Международной научно-технической конференции, посвященной 60-летию ОмГТУ, Омск, 2002 г.; Международной конференции по физической мезомеханике, компьютерному конструированию и разработке новых материалов, г. Томск, 2004 г.; III Международном технологическом конгрессе «Военная техника, вооружение и технологии двойного применения», г. Омск, 2005; на IV Международном технологическом конгрессе «Военная техника, вооружение и современные технологии при создании продукции военного и гражданского назначения», г. Омск, 2007.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ (ВЫВОДЫ)

1. Экспериментально показано, что добавление нанопорошков меди, латуни и цинка в индустриальное масло эффективно сказывается на снижении значений коэффициента трения и износа в режиме интенсивного (адгезионного) изнашивания. Максимальное снижение износа образцов было достигнуто при использовании смазки, содержащей нанопорошок латуни: износ снизился в 1,8 раза. Максимальное снижение коэффициента трения наблюдалось у смазки, содержащей нанопорошок меди: коэффициент трения снизился в 1,2 раза.

2. Для режима нормального (окислительного) изнашивания нанопорошки меди и цинка как противоизносные добавки к индустриальному маслу не эффективны. Добавление нанопорошка цинка незначительно способствовало снижению износа лишь при некоторых сочетаниях скорости скольжения и нагрузки, в то время как добавление нанопорошка меди практически не привело к снижению износа по сравнению с обычной смазкой. Добавление только нанопорошка латуни положительно сказывается на снижении величины износа, причем во всем диапазоне выбранных значений скорости скольжения и нагрузки. Износ образцов уменьшился в 1,8-2 раза. Наибольшее антифрикционное влияние оказали добавки нанопорошков меди и латуни. Неэффективное антифрикционное влияние наблюдалось у цинксодержащей смазки.

3. Установлено, что добавление нанопорошка меди к маслу SAE 30 приводит к снижению коэффициента трения при малой скорости скольжения независимо от нагрузки или при большой скорости и большой нагрузке.

4. Механизм смазочного действия нанопорошков во всех режимах изнашивания не связан с образованием металлоплакирующей пленки. Физико-химические процессы, происходящие при трении в присутствии нанопорошков определяются химическим взаимодействием кислорода смазки с их частицами и с поверхностями трения и характером деформирования этих же частиц, находящихся на участках фактического касания. На поверхностях трения в присутствии добавок образуются вторичные структуры, представляющие собой участки натира, смешивания и окисления агломерированных и деформированных частиц нанопорошков и частиц износа с различным содержанием кислорода.

1. C.St.C. Davison. Wear-prevention between 25 B.C. and 1700 A.D. // Wear. 1958. vol. 2, №1. - p. 59-63

2. И.В. Крагельский, B.B. Алисин. Трение, изнашивание и смазка. Кн.2. -М.: Машиностроение, 1978. 357 с.

3. Ф.П. Боуден, Д. Тейбор. Трение и смазка твердых тел. М.: Машиностроение, 1968.-543 с.

4. А.Ю. Ишлинский, В.А. Белый. Развитие науки о трении в СССР. // Трение и износ. 1980, № 1. - с. 7-11.

5. Р.К. Мозберг. Материаловедение. М.: Высшая школа, 1991. - 447 с.

6. Л.И. Тушинский, Ю.П. Потеряев. Проблемы материаловедения в трибологии. Новосибирск: НЭТИ, 1991. - 64 с.

7. Б.И. Костецкий. Трение, смазка и износ в машинах. Киев: Техшка, 1970.-396 с.

8. В.Д. Зозуля, E.JI. Шведков, Д.Я. Ровинский, Э.Д. Браун. Словарь-справочник по трению, износу и смазке деталей машин. Киев: Наукова думка, 1990.-258 с.

9. Д. Бакли. Поверхностные явления при трении и фрикционном взаимодействии. М.: Машиностроение, 1986. - 360 с.

10. И. А. Буяновский. Роль поверхностных взаимодействий в трибологическом процессе. // Химия и технология топлив и масел. 1992. № 11-12.-с. 7-13.

11. В.В. Горский, А.Н. Грипачевский. Износостойкие легированные кислородом сплавы в слоях трения металлов. / В сб. науч. тр. Физика износостойкости поверхности металлов. Ленинград. - 1988. - с. 192-195.

12. А.А. Симдянкин, Ю.В. Кривопалов. Исследование износостойкости деталей слоеной конструкции. // Трение и износ. 2000, № 4. - с. 433-437.

13. W. Wang, R.N. Singh. Tribological Behavior of Ni/Sn Metallic Multilayer Composites. // Journal of Materials Engineering and Performance. 1998. Vol.7, № 1. - p. 27-32.

14. A.B. Колубаев, С.Ю. Тарасов. Закономерности формирования поверхностных структур при трении с высокими нагрузками. // Трение и износ. 1998. № 3. - с. 379-385.

15. V. Popov, A. Kolubaev. Dynamic thermo-mechanical model surface layers formation and wear // Proceedings of Conference «Tribotechnica in theory and practice». Part 1. Prague, 1997. - p. 123-132.

16. Д.Г. Громаковский. Разрушение поверхностей при трении и разработка кинетической модели изнашивания.// Вестник машиностроения. -2000. № 1.- с.6-9.

17. Ю.А. Розенберг. Влияние смазочных масел на надежность и долговечность машин. -М.: Машиностроение, 1970. - 315 с.

18. А.Ф. Аксенов, В.П. Белянский, Ю.Г. Некипелов. О роли кислорода, растворенного в углеводородных жидкостях, в процессах трения. // Тез. докл. Всесоюзной конференции "Физико-химические основы смазочного действия". Кишинев, 1979. - с. 44-45.

19. А.Ф. Аксенов, В.П. Белянский, А.Я. Шепель. Некоторые особенности моделирования фрикционного взаимодействия металлов. / В сб. тр. международной научной конференции «Трение и износ в машинах». -Ташкент, т. И, 1985. - с. 350-354.

20. В.М. Чупрык. Роль углерода в образовании эксплуатационных поверхностных слоев пар трения скольжения. // Трение и износ. 2000, № 1. - с. 67-72.

21. Смазочные материалы. Справочник. Под ред. P.M. Матвеевского и др. - М.: Машиностроение, 1989. - 224 с.

22. А.А. Калинин, Ю.М. Колобов, В.Г. Мельников. Адсорбция ПАВ и контактное взаимодействие твердых тел при нормальных и повышенных нагрузках. / В сб. науч. тр. Физика трибологических систем. Иваново. -1988.-с. 29-35.

23. Ю.К. Машков, К.Н. Полещенко, С.Н. Поровознюк, П.В. Орлов. Трение и модифицирование материалов трибосистем. М.: Наука, 2000. -280 с.

24. И.И. Гарбар. Принцип выбора металлосодержащих присадок к маслам. / В сб. тез. докл. межд. научной конференции «Трение, износ и смазочные материалы». Ташкент, t.IV, - 1985. - с. 93-94.

25. I.Garbar, E.Sher, R.Schneck. Structural mechanism of action of some additives to lubricant. // Industrial Tribology and Lubrication. 2000. № 4. - p. 186-191.

26. B.H. Кащеев. Процессы в зоне фрикционного контакта металлов. -М.: Машиностроение, 1978. 213 с.

27. И.А. Буяновский, Л.И. Куксенова, Л.М. Рыбакова, И.Г. Фукс. Методы повышения эффективности смазочного действия путем организации двухслойной смазки. // Вестник машиностроения. 2000, № 4. - с. 6-17.

28. И.А. Буяновский, Л.И. Куксенова, Л.М. Рыбакова, И.Г. Фукс. Некоторые специфические методы организации двухслойной смазки. // Химия и технология топлив и масел. 2000, № 1. - с. 33-39.

29. Г. Польцер, А. Фирковский и др. Финишная антифрикционная безабразивная обработка (ФАБО) и избирательный перенос. / Сб. статей «Долговечность трущихся деталей машин», вып.5. М.: Машиностроение, 1990. - с.86-121.

30. Гаркунов Д.Н. Триботехника. Износ и безызносность: — М.: Изд-во МСХА, 2001.-614 с.

31. С.А. Поляков, А.А. Поляков. Обоснование метода подбора сочетаний триботехнических материалов при использовании избирательного переноса. //Трение и износ.- 1983,№ 1.-е. 121-131.

32. J1.M. Рыбакова, Л.И. Куксенова. Структура и износостойкость металла. М .: Машиностроение, 1982. - 212 с.

33. З.П. Мельник, И.А. Любинин, И.В. Василенко. Об эффективности металлоплакирующих смазок. // Химия и технология топлив и масел. 1989, №2.-с. 24-26.

34. А.А. Кузнецов, И.К. Волобуев, Е.П. Мизинова и др. Термоокислительная стабильность смазочных материалов с магнитным компонентом. // Нефтепереработка и нефтехимия. 1984, № 1.-е. 17-18.

35. А.С. Кужаров, Н.Ю. Онищук. Металлоплакирующие смазочные материалы. / В сб. науч. статей. Долговечность трущихся деталей машин. Вып.З. Под ред. Д.Н. Гаркунова. М.: Машиностроение, 1988. - с. 96-143.

36. С.Н. Комаров, В.Ф. Пичугин, Н.Н. Комарова. Металлоплакирующие смазочные материалы для пар трения сталь-сталь. / В сб. науч. статей. Долговечность трущихся деталей машин. Вып.5. Под ред. Д.Н. Гаркунова. -М.: Машиностроение, 1990. с. 70-85.

37. В.Н. Стариков, И.П. Мазур, З.Г. Кашперко. Влияние сверхпластичного сплава Sn-Zn на характеристики трения качения в зависимости от проскальзывания. // Проблемы трения и изнашивания. 1988, №34. -с. 57-61.

38. В.Н. Стариков, И.П. Мазур, В.Я. Кусочкин, В.А. Лазбень. Оптимизация сплава олово-свинец в качестве присадки к пластичным смазочным материалам. // Вестник машиностроения. 1987, - №2, - с. 37-39.

39. Н.Г. Мещеряков. Трибологические эффекты при поверхностном деформировании в среде легкоплавких металлических расплавов. / В сб. науч. тр. Физика трибологических систем. Иваново. - 1988. - с. 14-21.

40. Н.К. Волобуев, В. Д. Данилов, А. А. Кузнецов. Влияние ультрадисперсных порошков металлов на свойства смазочных материалов. // Трение и износ. 1994, № 5. - с. 871-875.

41. А.И. Гусев. Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства. Екатеринбург: - УрО РАН, 1998, - 199 с.

42. И.В. Фришберг, J1.B. Золотухина, В.В. Харламов, С.В. Жидовинова, Н.В. Кишкопаров, П.П. Дудко, В.Н. Кузьмин. Механизм воздействия противоизносной добавки Римет на работу пары трения чугун-хром. // Трение и износ. 2000, № 1. - с. 101 -107.

43. Л.И. Погодаев, В.Н. Кузьмин. Влияние смазочных композиций с добавками на работоспособность трибосопряжений. // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2004, №1, - с.51-62.

44. Д.Н. Гаркунов. Триботехника. -М.: Машиностроение, 1985.-424 с.

45. А.С. Кужаров, Н.Ю. Онищук. Свойства и применение металлоплакирующих смазок. -М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1985, - 57 с.

46. Ю.Л. Ищук, З.П. Мельник, М.Ю. Лукинюк. Изучение влияния медьсодержащих смазок на процессы трения и изнашивания. // Проблемы машиностроения и автоматизации. 1992, № 4-5. - с. 77-84.

47. З.П. Мельник. Медьсодержащие пластичные смазки и поверхностное разрушение металлов при трении. Автореф. дис. .канд. техн. наук. Киев: КИИГА. 1990. - 18 с.

48. Л.И. Куксенова, Л.А. Вячеславова. Исследование пары трения сталь-сталь в масле с металлосодержащей присадкой СУРМ при реверсивном скольжении. // Трение и износ. 1994, № 5. - с. 889-897.

49. А.С. Кужаров, Г.П. Барчан, В.В. Чуваев. Образование координационных соединений на трущихся поверхностях металлов. // Журнал физической химии. 1977, № 11. - с. 2949-2951.

50. V. Frishberg, N.V. Kishkoparov, L.V. Zolotukhina, V.V. Kharlamov, O.K. Baturina, S.V. Zhidovinova. Effect of ultrafine powders in lubricants on perfomance of friction pairs. // Wear. 2003, vol.254. - p. 645-651.

51. Избирательный перенос в тяжелонагруженных узлах трения. Под ред. Д.Н. Гаркунова. -М.: Машиностроение, 1982. 208 с.

52. W. Liu, S. Chen. An invesigation of the tribological behavior of surface-modified ZnS nanoparticles in liquid paraffin. // Wear. 2000, vol. 238. - p. 120

53. S.Hu, J.X. Dong. Study on antiwear and reducing friction additive of nanometer titanium oxide. // Wear, 1998, vol.216 . - p.p. 92-96.

54. L.X. Dong, Z.S. Ни. A study of the anti-wear and friction reduction properties of the lubricant additive nanometer zinc borate. // Tribology International, 1998, № 5. - p. 219-223.

55. P.M. Матвеевский, В.Г. Мельников, Н.И. Замятина. Исследование свойств консистентных смазок с присадками металлических и неметаллических порошков. / В сб. науч. тр. Смазка при трении и резании металлов. Иваново. - 1986, - с. 45-50.

56. W.Liu, S.Chen, Q.Xue. Tribological properties of OA-coated PbS nanoparticles as oil additives and solid lubricant at evaluated temperature. // Materials of 2nd World Tribology Congress. Wien, September 2001. - (in CD).

57. G. Liu, X. Li, N. Lu and R. Fan. Enhancing AW/ЕР property of lubricant oil by adding nano Al/Sn particles. // Tribology Letters, 2005, № 1. - p. 85-90.

58. L. Joly-Pottuz, F. Dassenoy, J.M. Martin, D. Vrbanic, A. Mrzel, D. Mihailovic, W. Vogel and G. Montagnac. Tribological properties of Mo-S-I nanowires as additive in oil. // Tribology Letters. 2005, № 3. - p. 385-393.

59. G. Liu, X. Li, B. Qin, D. Xing, Y. Guo and R. Fan. Investigation of the mending effect and mechanism of copper nano-particles on a tribologically stressed surface. // Tribology Letters. 2004, № 4. - p. 961-966.

60. J.S. Sheasby, M.C. Jennings, K.D. Cassels. The effect of sample spin on boundary lubrication by several oil blends based upon zinc dyalkyldithiophosphates. // Wear, 1999, - v. 231. - p. 256-264.

61. M.A. Nicholls, Т. Do, P.R. Norton, M. Kasrai, G.M. Bancroft. Review of the lubrication of metallic surfaces by zinc dyalkyl-dithiophosphates. // Tribology International 2005, - v. 38. - p. 15-39.

62. З.П. Мельник, И.В. Василенко, Л.П. Ищук и др. Влияние медьсодержащих добавок на свойства пластичных смазок. // Химия и технология топлив и масел. 1989, № 10. - с. 16-18

63. В.В. Павлова. Исследование самокомпенсации износа в трибосопряжениях при использовании металлоплакирующих смазочных материалов. / Автореф. дис. .канд. техн. наук. Тверь: ТПИ. 1991. - 18 с.

64. Z.S. Ни, J.X. Dong, G.X. Chen. Study on antiwear and reducing friction additive of nanometer ferric oxide. // Tribology International, 1998, - v.31. - p. 355-360.

65. Z.S. Ни, J.X. Dong. Study on antiwear and reducing friction additive of titanium borate. // Wear, 1998, - v.216. - p. 43-47.

66. J. Zhou. Study on antiwear and extreme pressure additive of surface coated LaF3 nanoparticles in liquid paraffin. // Wear, 2001, - v.249. - p. 333-337.

67. И.И. Карасик. Методы трибологических испытаний в национальных стандартах стран мира. М.: Наука и техника, 1993. - 328 с.

68. А.П. Гуляев. Металловедение. М.: Металлургия, 1986. - 543 с.

69. B.C. Порохов. Трибологические методы испытания масел и присадок. М.: Машиностроение, 1983. - 184 с.

70. Ю.А. Радин, Суслов П.Г. Безызносность деталей машин при трении. -М.: Машиностроение, 1989. 229 с.

71. J. Zhou, Z. Wu, Z. Zhang, W. Liu, Q. Xue. Tribological behavior and lubricating mechanism of Cu nanoparticles in oil. // Tribology Letters, 2000, - v. 8.-p. 213-218.

72. J. Padgurskas, V. Snitka, V. Jankauskas, A. Andriusis. Selective transfer phenomenon in lubricated sliding surfaces with copper and its alloy coating made by electro-pulse technology. // Wear, - 2005, - v. - p.

73. R. C. Watkins. The physics of lubricant additives. // Physical Technology,- 1984,-v. 15.-p. 321-328.

74. Y. Wu, W. Tsui, T. Liu. Experimental analysis of tribological properties of lubricating oils with nanoparticles additives. // Wear, 2007. - v. 262. - p. 819825.

75. V.N. Bakunin, A.Y. Suslov, G.N. Kuzmina and O.P. Parenago. Synthesis and application of inorganic nanoparticles as lubricant components a review. // Journal of Nanoparticle Research, - 2004, - v. 6. - p. 273-283.

76. L. Grunberg, D. Scott and H.R. Wright. The investigation of surface deformation. // British Journal of Applied Physics, 1961, - v. 12, - p. 134-140.

77. Л.Г. Коршунов, A.B. Макаров, H.JI. Черненко. Роль ультрадисперсных структур в формировании трибологических свойств сталей. / В сб. науч. Трудов «Фазовые и структурные превращения в сталях». Екатеринбург, 2003. - с.219 - 240.

78. Z. Liu, A. Neville, R.L. Reuben and W. Shen. The contribution of a soft thin (metallic) film to a friction pair in the running-in process. // Tribology Letters. -2001, v.ll.-p. 161-169.

79. A.B. Глезер. Деформация и микроструктурные аспекты изнашивания. / В сб. статей. Трибология: Опыт США и стран СНГ. М.: Машиностроение,- 1993.-с. 112-129.

80. V. Panin, A. Kolubaev, S Tarasov, V. Popov. Subsurface layer formation during sliding friction. // Wear, 2002, - v. 249. - p. 860-867.

81. M. Reza Bateni, J.A. Szpunar, X. Wang, D.Y. Liu. Wear and corrosion wear of medium carbon steel and 304 stainless steel. // Wear, 2006, - v. 260. - p. 116-122.

82. M. Elmadagli, A.T. Alpas. Progression of wear in the mild wear regime of an A 390 alloy. // Wear, 2006. - v. 261. - p. 367-381.

83. Z. Han, L. Lu and K. Lu. Dry sliding tribological behavour of nanocrystalline and conventional polycrystalline copper. // Tribology Letters. -2006.-v. 21.-p. 47-52.

84. В.П. Булатов, О.Ф. Киреенко. Структурное исследование механизмов безызносного трения конструкционных материалов на основе синергетических представлений. // Проблемы машиностроения и надежности машин. 1991, №2, - с.56-61.

85. В.Г. Лаптева, В.Ф. Каплина. Исследование износостойкости пар трения сталь-сталь при использовании медь- и оловосодержащей присадок к смазочным маслам. // В сб. науч.тр. Долговечность трущихся деталей машин. Вып.5. с. 58-64.

86. Физико-химические свойства окислов. Справочник. Под ред. Г.В. Самсонова. М.: Металлургия, 1978. - 472 с.

87. A. Hernandez Battez, J.E. Fernandez Rico, A. Navas Arias, J.L. Viesca Rodriguez, R. Chou Rodriguez, J.M. Diaz Fernandez. The tribological behavior of ZnO nanoparticles as an additive to РАО 6. // Wear, 2007. - v. 261, - p. 256263.

88. H. Kato, K. Komai. Tribofilm formation and mild wear by tribo-sintering of nanometer-sized oxide particles on rubbing steel surface. // Wear. 2007. - v. 262. -p.36-41.

89. В.В. Сафонов, В.И. Цыпцын, Э.К. Добринский, А.Г. Семин. Металлсодержащие смазочные композиции в мобильной сельскохозяйственной технике: технология, исследование, применение. -Саратов: СГУ, 1999.-80 с.

90. A. Zunda, V. Jankauskas, J. Padgurskas, N. Lapienis. Non-wear effect on composite steel-brass surface. // Materials Science, 2003, - v. 9. - p. 54-57.

91. А. А. Александров. Повышение долговечности автотракторных дизелей применением присадки к моторному маслу на основе наночастиц цветных металлов. Автореф. дисс. .канд. техн. наук. Саратов: СГАУ. 2005. -21 с.

92. L. Wang, D.Y. Li. Mechanical, electrochemical and tribological properties of nanocrystalline surface of brass prodused by sandblasting and annealing. // Surface and Coatings Technology, 2003, - v. 167. - p. 188-196.

93. W. Osterle, I. Urban. Third body formation on brake pads and rotors. И Tribology International, 2006, - v. 39. - p. 401-408.

94. B. Li, X. Wang, W. Liu, Q. Xue. Tribochemistry and antiwear mechanism of organic-inorganic nanoparticles as lubricant additives. // Tribology Letters. 2007, article in press.

95. А.П. Ляшко, Г.Г. Савельев, Д.В. Тихонов. Морфология, фазовый состав и окисление порошков, полученных электрическим взрывом латунных проволочек. // Физика и химия обработки материалов. 1992, № 6. с. 127-130.

96. С.Ю. Тарасов, С.А. Беляев, М.И. Лернер. Износостойкость конструкционной стали в смазочной среде, содержащей нанопорошки металлов. // Металловедение и термическая обработка металлов. 2005, № 12.-с. 31-36.

97. Zinc-dialkyl-dithiophosphate antiwear films: dependence on contact pressure and sliding speed. // Wear, 2005, - v. 258. p. 789-799.

98. H. Mishina. Surface deformation and formation of original element of wear particles in sliding friction. // Wear, 1998, - v. 215. - p. 10-17.

99. S. Tarasov, A. Kolubaev, S. Belyaev, M.Lerner, F. Tepper. Study of friction reduction by nanocopper additive to motor oil // Wear, 2002, - v.252. - p. 63-69.

100. А.Б. Виппер. Некоторые особенности антиокислительного действия присадок к моторным маслам. // М.: ЦНИИТЭнефтехим 1999. - 52 с.