Закономерности формирования градиентных микро- и мезоструктур при трении и их роль в изнашивании ионно-имплантированных сталей тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

Легостаева Елена Викторовна

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ГРАДИЕНТНЫХ МИКРО- И МЕЗОСТРУКТУР ПРИ ТРЕНИИ И ИХ РОЛЬ В ИЗНАШИВАНИИ ИОННО-ИМПЛАНТИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ

Специальность 01.04.07 - физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Томск - 2003

Работа выполнена в Научно-исследовательском учреждении -Институт физики прочности и материаловедения СО РАН

Научный руководитель: доктор физико-математических наук, доцент

Шаркеев Юрий Петрович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, доцент

Колубаев Александр Викторович

кандидат технических наук, доцент Овечкин Борис Борисович

Ведущая организация: Новосибирский государственный технический

университет

Защита состоится «к у>УЦСХ&. 2003 г.~6 на заседании диссертационного

совета Д. 003.038.01 в Научно-исследовательском учреждении - Институт физики прочности и материаловедения СО РАН по адресу: 634021, г.Томск, пр. Академический, 2/1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИФПМ СО РАН Автореферат разослан «&0 » Щ)Л 2003 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук

Сизова О.В.

2 ооЗ 'А

У ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. В настоящее время накоплен большой экспериментальный материал, свидетельствующий об эффективном использовании ионной имплантации для повышения износостойкости изделий различного назначения. При оптимизации режимов ионной обработки, а также при разработке новых технологий, необходим анализ реальных условий работы изделий, находящихся в трибоконтактах, и причин выхода их из строя. В связи с этим, исследование механизмов изнашивания, а также путей повышения износостойкости различных деталей, является актуальной задачей.

Большое разнообразие сложных процессов в трибоконтактах затрудняет построение единого подхода к описанию изнашивания тел. Поэтому, как правило, исследователи ограничиваются общей классификацией механизмов изнашивания, их идентификацией в различных условиях трения, изучением отдельных механизмов, не выявляя общих закономерностей разрушения поверхности при трении. Несмотря на многочисленные опубликованные работы, по трению и износу, до сих пор в полной мере нет необходимых знаний для создания долговечных и надежных узлов трения.

В течение многих лет выдвигались и обосновывались различные гипотезы и модели трения, которые изменялись по мере углубления взглядов на природу твердых тел. В 80-х годах получил интенсивное развитие новый подход к описанию процессов пластической деформации и разрушения твердых тел на основе представлений о структурных уровнях пластической деформации, который нашел свое отражение в соответствующих теориях трения. Впервые процессы трения и изнашивания твердых тел рассматривались как взаимосвязанные многостадийные процессы, развивающиеся на различных масштабных уровнях, в работах Н. М. Алексеева. В настоящее время концепция структурных уровней нашла свое отражение в новом научном направлении «физическая мезомеханика материалов». Физическая мезомеханика описывает нагруженное твердое тело как иерархическую систему, в которой процессы деформации и разрушения развиваются самосогласованно на микро-, мезо- и макромасштабных уровнях.

На микромасштабном уровне пластическая деформация твердого тела осуществляется зарождением и движением дислокаций с формированием дислокационных субструктур. Одним из основных методов исследования деформации на микроуровне является просвечивающая электронная микроскопия. В ходе деформации плотность дислокаций в образце возрастает, и при некоторой ее критической плотности происходят

структурные перестроения в зонах значительной протякфодр-од^дмдадъДяэГ' >ен-

ЕИБЛИвТЕКА С. Петербург , 09 «кг У0/

тированную структуру. На этом этапе пластическое течение осуществляется по схеме «сдвиг+поворот». Этот масштабный уровень классифицируется как мезоуровень. Оптическая микроскопия, растровая микроскопия и специальные методы, например, оптико-телевизионная измерительная система "ТОМЗС", могут эффективно использоваться для изучения деформации на мезоуровне. Анализ кривых течения, кривых износа и т.д. позволяет получать информацию о пластической деформации образца как единого целого. Это соответствует макромаспггабному уровню.

Целью работы являлось комплексное сравнительное экспериментальное исследование закономерностей развития пластической деформации и разрушения на микро-и мезомасштабных уровнях при трении сталей различной прочности с ионно-модифицированным поверхностным слоем.

Для реализации указанной цели в работе решались следующие экспериментальные задачи:

1. Изучение влияния ионной имплантации (высокоинтенсивная и высокодозовая ионная имплантация) на интенсивность изнашивания стали 45 в феррито-перлитном состоянии и стали 40Х в мартенситном состоянии.

2. Экспериментальное исследование структурно-фазового состояния и элементного состава поверхностных слоев ионно-имплантированных сталей 45 и 40Х.

3. Сравнительное исследование структурно-фазового состояния и элементного состава, формирующегося в приповерхностных слоях неимплантированных и имплантированных сталей 45 и 40Х в процессе трения.

4. Исследование эволюции пластической деформации на мезомасштабном уровне в приповерхностных слоях неимплантированных и имплантированных сталей 45 и 40Х в процессе трения.

5. Исследование кинетики формирования частиц изнашивания и их морфологии; исследование морфологии поверхностей трения.

Научная новизна работы:

1. С помощью просвечивающей электронной микроскопии для стали 45 выявлено подобие градиентных структур, формирующихся в приповерхностном слое на стадии приработки и в поверхностном слое при ионной имплантации. Установлено, что целенаправленно сформированная ионной имплантацией градиентная модифицированная структура обеспечивает существенное сокращение стадии приработки в случае ионно-имплантированных образцов.

2. Показано, что размеры частиц износа и бороздок трения, формирующихся при трении, соответствует трем масштабных уровням: 1-й уровень - 0,5-10 мкм, 2-й уровень - 10-100 мкм, 3-й уровень- 100-400 мкм.

3. С использованием метода оптико-телевизионного измерительного комплекса "ТОМЭС" показано, что пластическая деформация в приповерхностных слоях стали 45 с феррито-перлитной структурой при трении на стадии установившегося изнашивания имеет "вихреподобный" характер, определяющий образование крупных частиц износа и разрушение приповерхностного слоя. Показано, что целенаправленно сформированная ионной имплантацией градиентная модифицированная структура приводит к локализации пластической деформации в тонком поверхностном слое, что существенно затрудняет развитие "вихреподобных" структур деформации, следствием чего является повышение износостойкости.

4. Установлено, что необходимым условием включения "вихреподобного" характера мезоструктуры в условиях трения металлических материалов является относительно высокая пластичность материала. Показано, что формирование поверхностного упрочненного слоя достаточной толщины при переходе от высокодозовой ионной имплантации к высокоинтенсивной ионной имплантации подавляет "вихреподобный" характер развития пластической деформации и снижает интенсивность изнашивания.

Практическая значимость:

1. Разработана методика исследования эволюции пластической деформации на мезо-уровне металлических материалов в процессе трения и износа с использованием оптико-телевизионного комплекса "ТОМБС".

2. Получены результаты, углубляющие представления о физической природе изнашивания.

3. Полученные результаты могут быть использованы при решении задач по увеличению износостойкости сталей методами ионной имплантации.

На защиту выносятся следующие положения:

1. При трении на стадии приработки в стали 45 с феррито-перлитной структурой происходит фрагментация материала на микро- и мезомасштабных уровнях, формируя в приповерхностном слое градиентные микро- и мезоструктуры. Подобная гради-

ентная модифицированная микроструктура формируется в поверхностном слое при ионной имплантации, что, в конечном итоге, обеспечивает существенное сокращение стадии приработки в случае ионно-имплантированных образцов.

2. Пластическая деформация в приповерхностных слоях стали 45 с феррито-перлитной структурой при трении на стадии установившегося изнашивания имеет "вихреподобный" характер, определяющий образование крупных частиц износа и разрушение приповерхностного слоя. Целенаправленно сформированная высокодо-зовой ионной имплантацией градиентная модифицированная структура приводит к локализации пластической деформации в тонком поверхностном слое, что существенно затрудняет развитие "вихреподобных" структур деформации, следствием чего является повышение износостойкости.

3. Необходимым условием включения "вихреподобного" характера мезоструктуры в условиях трения металлических материалов является относительно высокая пластичность материала (сталь 45 с феррито-перлитной структурой). Формирование поверхностного упрочненного слоя толщиной в десятки микрометров при переходе от высокодозовой ионной имплантации стали 45 к высокоинтенсивной ионной имплантации стали 40Х подавляет "вихреподобный" характер развития пластической деформации и снижает интенсивность изнашивания.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были представлены на Всероссийских и Международных конференциях и семинарах, а именно, на 4-ом Всероссийском семинаре «Физические и физико-химические основы ионной имплантации», г. Нижний Новгород, 1998 г.; 1-ой, 2-ой, 3-ей Всероссийских конференциях молодых ученых «Физическая мезомеханика материалов», г. Томск,1998-2000 г.; 1-ой Всероссийской научной молодежной школе «Радиационная физика и химия неорганических материалов», г. Томск, 1999 г.: 5-ом Российско-китайском международном симпозиуме «Новые материалы и технологии», г. Байкальск, 1999 г.; 10-ой Международной конференции по радиационной физике и химии неорганических материалов, г. Томск, 1999 г.; 1-ой Всероссийской конференции молодых ученых "Материаловедение, технологии и экология на рубеже веков, г. Томск, 2000 г.; 6-ой Международной научно-практической конференции "Современные техника и технологии", г.Томск, 2000г.; 1-ом Международном конгрессе "Радиационная физика, Сильноточная электроника и Модификация материалов", г. Томск, 2000 г.; Международной школе "Мезомеханика: основы и применения", г. Томск, 2001 г.; 3-ей Международной конфе-

ренции «Физика и промышленность», г. Голицино, Московская область, 2001 г.; 12-ой Международной конференции "Поверхностная модификация материалов ионными пучками", г. Марбург, Германия, 2001 г.; 6-ой Всероссийской (международной) конференции "Физикохимия Ультрадисперсных (нано-) систем", г. Томск, 2002 г.; Международном симпозиуме «О природе трения твердых тел», г. Гомель, Беларусь, 2002 г.; 6-ой Международной конференции "Модификация материалов ионными пучками и потоками плазмы", г. Томск, 2002 г.

Публикации. По результатам диссертации опубликовано 25 работ, в которых отражены основные положения диссертации, из них 6 статей в центральных российских и зарубежных журналах и 8 публикаций в сборниках трудов российских и международных конференций.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из шести глав, введения, заключения, выводов и списка цитируемой литературы, включающего 234 наименования. Диссертация содержит 248 страниц, в том числе 92 рисунка и 16 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дается краткое обоснование актуальности темы работы, формулируется цель и задачи исследования, основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе "Основные закономерности трения и изнашивания металлических материалов" приводятся систематизированные литературные данные о структуре поверхностных слоев, формирующихся при трении. Рассмотрены основные механизмы и виды изнашивания, а также получившие наибольшее распространение классификации морфологических особенностей поверхностей трения и частиц изнашивания.

Во второй главе "Ионная имплантация поверхности мишени для повышения физико-механических свойств металлов" приводятся основные сведения об ионной имплантации, как методе модификации структуры и свойств материалов. Рассматриваются основные элементарные процессы, которые имеют место при взаимодействии ускоренных ионов с твердым телом. Дается краткий обзор и анализ структурно-фазовых превращений в поверхностном слое, инициируемых ионной имплантацией. Особое внимание уделено вопросам повышения износостойкости металлов и сплавов методами ионной имплантации.

В третьей главе "Постановка задач. Выбор материалов и методики исследований" формулируется цель и задачи исследований, а также обосновывается выбор мате-

риалов, методов исследования и экспериментального оборудования, использованных при выполнении работы.

В качестве материалов исследования были выбраны две стали: сталь 45 и сталь 40Х, находящиеся соответственно в феррито- перлитном и мартенситном состояниях. Для ионно-лучевой модификации поверхности были выбраны высокодозовая имплантация ионов молибдена и высокоинтенсивная имплантация ионов азота, что позволило получить ионно- модифицированные слои различной толщины.

Высокодозовую ионную имплантацию образцов стали 45 выполняли на вакуум-но-дуговом ионном источнике «ДИАНА-2». Ионы молибдена имплантировались в течение 30 минут при ускоряющем напряжении 60 кВ с частотой следования импульсов, равной 50 с"1. Плотность ионного тока в импульсе составила 133 мкА/см2. Расчетная доза ионного облучения была равна 1-1017 ионсм"2. Температура образцов в процессе ионной обработки не превышала 373 К.

Высокоинтенсивную низкоинергетическую ионную имплантацию* образцов стали 40Х проводили по следующему режиму. Имплантировались ионы азота в течение двух часов при энергии ионов 1-3 кэВ и плотности ионного тока 2 мА/см2. Суммарная доза падающих ионов составила -3-Ю19 см"2. Температура образцов в процессе ионной обработки была равна 670 и 770 К.

Сравнительные триботехнические испытания образцов проводили на машинах трения УМТ-1 по схеме «диск-палец» и СМТ-1 по схеме «вал-колодка» в режиме граничной смазки при скорости скольжения 1 м/с и нормальной нагрузке 150 Н.

Структурные исследования были выполнены с использованием методов металлографического анализа (оптический микроскоп МИМ-9), растровой электронной микроскопии (растровый электронный микроскоп РЭМ-200) и просвечивающей дифракционной электронной микроскопии (электронные микроскопы ЭМ-125К и Tesla RS-540).

Измерение концентрационных профилей элементов в приповерхностной области образцов стали 45 проводили методом послойной электронной Оже- спектроскопии на Оже-спектрометре "Шхуна-2". Рентгеноструктурный анализ структурно-фазовых превращений в модифицированных азотом слоях стали 40Х был выполнен на дифрак-тометре ДРОН-2.0. Для измерения микротвердости использовали прибор ПМТ-3.

Для исследования развития пластической деформации при трении на мезоуровне была применена специальная методика. Оптико-телевизионный измерительный ком-

' Ионная имплантация была выполнена в физико-техническом институте НАН Беларуси, г. Минск.

плскс высокого разрешения "ТОМБС", разработанный в Институте физики прочности и материаловедения СО РАН, был частью этой методики. Принцип действия комплекса "ТОМБС" основан на компьютерной обработке оптических изображений боковой поверхности деформируемого образца. Это позволило исследовать характер пластической деформации на мезоуровне, анализируя построенные поля векторов смещений.

В четвертой главе "Влияние высокодозовой имплантации ионов молибдена на формирование градиентных микро- и мезоструктур в приповерхностных слоях стали 45 при трении"приведены результаты сравнительного экспериментального исследования закономерностей формирования градиентных микроструктур в поверхностных слоях при ионной имплантации и в процессе трения, а также результаты исследования формирования градиентных мезоструктур в приповерхностных слоях неимплантированной и ионно-имплантированной стали 45 в процессе трения.

Аттестацию исходного состояния стали 45 проводили методами металлографии, просвечивающей электронной микроскопии и Оже-электронной спектроскопии. В исходном состоянии сталь 45 представляла собой феррито-перлитную смесь с содержанием феррита и перлита в равных объемах и со средним размером зерна 20 мкм. В зернах феррита и в ферритной матрице перлитных зерен наблюдается дислокационная структура, которая варьирует от хаотического распределения дислокаций до сетчатой дислокационной субструктуры. В поверхностном слое толщиной 15 нм имеется небольшое количество С и О, адсорбированного из атмосферы.

Имплантация ионами Мо стали 45 приводит к формированию модифицированного поверхностного слоя сложного структурно-фазового состава. Оже-электронный анализ выявил в поверхностном слое толщиной 55 нм наличие легирующей примеси Мо, а также элементов С и О. Необходимо отметить, что адсорбированные поверхностью С и О будут при ионной имплантации перемешиваться в поверхностном слое и модифицировать его. Послойное электронно-микроскопическое исследование микроструктуры и фазового состава ионно-имплантированной стали 45 показало, что в поверхностном слое при ионной имплантации формируется градиентная микроструктура, характер которой меняется при удалении от ионно-имплантированной поверхности.

В ионно-легированном слое удается выделить тонкие слои с квазиаморфной и мелкодисперсной микроструктурами. Результаты фазового анализа выявили наличие в ионно-легированном слое вторичных фаз (рис. 1), в частности специального карбида типа МбС с кристаллографическими характеристиками ЕегМо^. При идентификации

а-Ре [113] а-Ре[115] М6С [221]

Рис. 1. Электронно-микроскопические изображения срединной зоны имплантированного слоя: а-темнопольное изображение в рефлексе 424 МбС (РегМо4С) плоскости [221], б-микродифракционная картина, в-схема микродифракции и ее идентификация, 1-9 -дифракционные кольца от вторичной фазы (ГеаМодС).

вторичных фаз, учитывалась возможность формирования оксидов Ре и Мо, карбидов Мо, специальных; карбидов типа МС, а также интерметаллидов, согласно данным Оже-спектроскопии. »

За ионно-легированным слоем расположен подслой с повышенной плотностью дислокаций, в котором наблюдаются следующие дислокационные структуры: дислокационные скопления и клубки, сетчатая и ячеисто-сетчатая дислокационные субструктуры. Необходимо отметить, что толщина подслоя с наведенной ионной имплантацией дислокационной структурой высокой плотности варьирует от 10-100 мкм, что существенно превышает толщину поверхностно-легируемого слоя при ионной имплантации.

Показано, что высокодозовая имплантация ионами Мо стали 45 сокращает стадию приработки для ионно-имплантированных образцов и приводит к значительному повышению износостойкости (рис. 2).

Сравнительный анализ деформационного рельефа, формирующегося на боковой грани неимплантированных и имплантированных образцов стали 45 при трении, позволил выделить несколь-

5

о 100

5. 50

се

I

£

Стшшя П

/

/ Стда» 1

/ ■ .1 1

»--Г- 1.1.1.1

10 20 30 40

Время скольжения, мин

Рис. 2. Зависимость толщины унесенного слоя от времени испытаний: стадия I — стадия приработки, стадия II - стадия установившегося изнашивания; сталь 43 (1), сталь 45, имплантированная ионами ко слоев, имеющих различную величину

Мо ^ пластической деформации (рис. 3):

Исходное состояние Толщина унесенного слоя • 150 мкм Имплантированное состояние Толщина унесенного слоя - 10 мкм

Т] 60-70 мкм Максимально деформированный слой (на боковой поверхности образца формируется "козырек") 20-30 мкм

а

60*70 мкм

40-50 мкм

Слой с высокой степенью деформации

Умеренно деформированный слой

В

-100 мкм

Слой с малой степенью деформации

ш

Исходный материал

1 - максимально-деформируемый слой (на боковой грани образца формируется "козырек"), 2-слой с высокой степенью деформации, 3 - умеренно-деформированный слой, 4 - слой, испытывающий малую степень деформации.

В результате электронно-микроскопических исследований микроструктуры, формирующейся при трении, выявлено, что на стадии приработки в приповерхностном слое неимплан-тированных образцов формируется градиентная структура, характеризующая

Рис.3.Схематическое изображение приповерх- постепенным уменьшением степени де-

ностных слоев, испытывающих пласти- ±,__________ __ „„„„„,.„„„. ™„„„„

формации от поверхности трения

ческую деформацию при трении и износе

вглубь образца.

В приповерхностной зоне можно выделить несколько слоев, начиная от поверхности трения: квазиайорфный слой, субмикрокристаллический слой (размер субзерен 0,05 мкм), фрагментированный слой (размер фрагментов 0,45 мкм). Расшифровка микродифракционных картин (рис. 4 б) показало наличие двух фаз: a-Fe и FejC.

В результате сравнительного анализа электронно-микроскопических данных для неимплантированных и имплантированных образцов было установлено, что в поверх-

Рис 4. Электронно-микроскопические изображения срединной части поверхностного слоя стали 45, деформированного трением : а - темнопольное изображение, б - микродифракционная картина, в - схема микродифракции и ее идентификация, i -10 - дифракционные кольца от a-Fe и Fe3C.

ностном слое ионно-имплантированных образцов при трении образуется градиентная микроструктура, подобная микроструктуре, формирующейся на стадии приработки не-имплантированных образцов. Однако имеются некоторые отличия, которые заключаются в следующем. Во-первых, в субмикрокристаллическом слое субзерна вытянуты в одном направлении (по-видимому, в направлении трения), а микроструктура имеет ярко выраженный полосовой характер. Это свидетельствует о том, что величина пластической деформации при трении в поверхностном слое имплантированных образцов меньше по сравнению с неимплантированными образцами. Во-вторых, микродифракционные картины от субмикрокристаллического слоя являются точечно-кольцевыми (рис. 5) и представляют из себя фактически наложение двух электронограмм от ионно-имплантированного слоя (рис. 1) и от поверхностного слоя неимплантированного образца, формирующегося при трении (рис. 4). Индицирование электронограмм выявило, что диффракционные кольца принадлежат плоскостям обратной решетки a-Fe и вторичных фаз, формирующегося при ионной имплантации. В-третьих, фрагментирован-ная микроструктура имеет полосовой характер. При индицировании электронограммы от указанного слоя (рис. 5в) было обнаружено присутствие мелкодисперсной вторичной фазы, содержащей Мо, а именно Fe2Mo4C, которая образуется при ионной имплантации.

Исследования развития пластической деформации на мезоуровне при трении на боковой грани неимплантированого образца, выполненные с помощью комплекса "TOMSC" позволили установить ряд новых закономерностей деформации при трении. Анализ картины векторов смещения показал (рис. 6), что в приповерхностном слое формируется фрагментированная мезоструктура, с характерным размером 25-50 мкм.

Рис. 5. Электронно-микроскопические изображения срединной части поверхностного слоя ион-но-имплантированной стали 45, деформированного трением: а - темнопольное изображение, б - микродифракционная картина, в - схема микродифракциии и ее идентификация, 1-14 - дифракционные кольца от a-Fe и вторичной фазы (Ре2Мо4С).

Рис. 6. Оптические изображения боковой грани образца неимплантированной стали 45 после испытаний на трение (а, б), соответствующее поле векторов смещений (в), построенное при совмещении двух последовательно снятых изображений; время испытаний на трение: 15 минут (а), 20 минут (б), Р - направление прикладываемой нагрузки. Фрагментированная мезоструктура внутри фрагментов характеризуется самосогласованной ориентацией векторов смещений в каждом фрагменте и скачкообразным изменением ориентации векторов смещений при переходе от фрагмента к фрагменту.

При исследовании развития пластической деформации на мезоуровне при трении ионно-имплантированных образцов было выявлено, что в приповерхностном слое также формируется градиентная фрагментированная мезоструктура (рис. 7). Размеры мезофрагментов, как и в случае неимплантированных образцов, составляют 25-50 мкм. Имеется ряд отличий. Во-первых, толщина приповерхностного слоя, в котором формируется градиентная фрагментированная мезоструктура, значительно меньше, по сравнению с неимплантированными образцами. Во-вторых, интенсивность пластической деформации в приповерхностном слое ионно-имплантированных образцов также значительно меньше. Уменьшение интенсивности пластической деформации и толщины приповерхностного слоя, в котором развивается эта деформация, прежде всего, обусловлено тем, что при ионной имплантации в поверхностном слое стали 45 происходит изменение структурно-фазового состояния на микроуровне с образованием градиентной микроструктуры (рис. 1).В свою очередь, это приводит к значительному сокращению времени приработки и уменьшению интенсивности износа.

Рис. 7. Оптические изображения боковой грани образца имплантированной стали 45 после испытаний на трение (а, б), соответствующее поле векторов смещений (в), построенное при совмещении двух последовательно снятых изображений; время испытаний на трение: 15 мин (а), 20 мин (б).

В пятой главе "Влияние высокодозовой имплантации ионов молибдена на закономерности разрушения градиентных микро- и мезоструктур в приповерхностных слоях стали 45 при трении и формирование частиц износа" приведены результаты экспериментального исследования эволюции пластической деформации на мезоуровне в приповерхностных слоях неимплантированной и ионно-имплантированной стали 45, а также результаты исследования морфологических особенностей частиц изнашивания, формирующихся при разрушении приповерхностных слоев.

Установлено, что при трении на мезоуровне стадии пластической деформации приповерхностных слоев в имплантированных и неимплантированных образцах имеют разную длительность. Это положение иллюстрирует схема развития фрагментирован-ной мезоструктуры, представленная на рис. 8, составленная на основе анализа картин векторов смещений, построенных для различных времен испытаний ионно-имплантированных и неимплантированных образцов стали 45.

Неимплантированная Имплантированная

На начальной стадии трения (стадии приработки) неимплантированной стали формируется градиентная фрагментированная мезоструктура. С увеличением времени испытаний (на стадии установившегося изнашивания) имеет место увеличение мезофрагмен-тов, а сами фрагменты формируют "вихреподобную" мезоструктуру, которая при длительных временах испытаний становится завершенной.

Выявлено, чго подобная фрагментированная мезоструктура образуется в приповерхностных слоях и в слу-

Рис. 8. Схема развития фрагментированной ме- чае ионно-имплантированных образцов, зострукгуры, формирующейся при трении в приповерхностных слоях неим- Однако, ионная имплантация, модифи-

плантированной и ионно- _ л.

г „ цируя структурно-фазовое состояние

имплантированной стали 45

поверхностного слоя, подавляет образование "вихреподобной" мезоструктуры. Она не достигает полной завершенности даже при длительных временах испытаний ионно-имплантированных образцов.

в я

н

и шш

№

ее 5 Ч Р и

и ^ч Ш

С помощью растровой электронной микроскопии проведены сравнительные

исследования морфологических особенностей частиц изнашивания и поверхностей трения, формирующихся при разрушении приповерхностных слоев неимплантирован-ных и ионно-имплантированных образцов стали 45 на различных стадиях испытаний. Показано, что на стадии приработки неимплантированных образцов формируются частицы износа, которые по морфологическим признакам можно отнести к частицам нормального изнашивания, сферическим частицам, ламинарным частицам, а также конгломератам частиц износа ламинарного типа (рис. 9).

Рис. 9. РЭМ-изображения частиц износа стали 45 (исходное состояние); время испытаний 20 мин; а - частицы нормального изнашивания, б - ламинарная частица, в - конгломераты частиц износа

Установлено, что геометрические параметры частиц износа, формирующихся на стадии приработки неимплантированных образцов имеют три масштаба значений, о чем свидетельствует гистограмма распределения частиц износа по размерам (рис.10). Первый масштаб (1-й уровень) соответствует интервалу 0,5-10 мкм, вто-

4"хм рой масштаб (2-й уровень)-10-100мкм,

Рис. 10. Гистограмма распределения частиц

износа по размерам на стадии прира- "Ф^™ масштаб (3-й уровень) - 100-

ботки для неимплантированных ой- ^рд мкм

разцов

В связи с тем, что распределение частиц по размерам имеет трехмодальный характер, единую аппроксимирующую функцию распределения подобрать не удается. Для каждого интервала была подобрана соответствующая функция распределения. Оказалось, что распределение частиц по размерам во 2-ом и 3-ем интервалах описывается логарифмически нормальным распределением, а в 1-ом интервале - экспоненциальным распределением.

Показано, что на стадии установившегося изнашивания неимплантированных образцов имеет место появления единичных частиц износа вытянутой формы, поперечный размер которых составляет 100-400 мкм. По морфологическим особенностям эти частицы можно отнести к частицам жесткого изнашивания.

Поверхности трения, формирующиеся в результате пластического оттеснения материала с поверхности частицами износа, имеют бороздчатую структуру. Ширина бороздок трения, как и частиц износа имеет три масштаба значений. Между средними размерами бороздок трения и частиц износа наблюдается прямо-пропорциональная зависимость. Необходимо отметить, что размеры частиц износа и бороздок трения соответствуют размерами микро- и мезофрагментов, формирующихся при пластической деформации приповерхностных слоев при трении. Размеры частиц износа 1-го уровня соответствуют размерам фрагментов микроструктуры, исследуемой с помощью просвечивающей электронной микроскопии (рис. 4), а размеры частиц износа 2-го уровня соответствуют размерам фрагментов мезоструктуры, выявляемой на картине векторов смещений (рис. 6). И, наконец, размеры частиц износа 3-го уровня соответствуют размерам фрагментов "вихреподобной" мезоструктуры, формирующейся в приповерхностных слоях материала при длительных временах испытаний.

Выявлено, что закономерности формирования частиц износа и бороздок трения при испытании ионно-имплантированных образцов во многом подобны. В тоже время имеется ряд отличий. Установлено, что в случае ионно-имплантированных образцов на начальных стадиях испытаний отсутствуют конгломераты частиц износа, наблюдавшиеся при трении неимплантированных образцов, что связано с предварительной модификацией структуры при ионной имплантации. Во-вторых, поверхность вытянутых частиц износа, формирующихся на стадии установившегося изнашивания, имеет множество трещин. По морфологическим признакам такие частицы можно отнести к усталостно-блочным. Третье отличие заключается в том, что частицы износа для ионно-имплантированных и неимплантированных образцов имеют разную толщину. Это связано с тем, что в имплантированных и неимплантированных образцах пластическая деформация развивается в приповерхностных слоях разной толщины. Четвертое отличие связано с различным количеством формируемых вытянутых частиц износа для имплантированных и неимплантированных образцов.

На основании анализа экспериментальных результатов 4 и 5 глав были выявлены закономерности и механизмы износа ионно-имплантированной и неимплантирован-ной стали 45 в условиях трения и износа.

Мезоуровень

V

Субм икро* кристаллическая микроструктура Размер зерна _0,05 м км_

Фрагментн ровен ная микроструктура

Размер фрагментов • 0,45 мкм

4-

Фрагментированиая мезоструктура

Размер мезофрашеи-лв 25-50 мкм

1-10

50-200

О, мкм

0 0,1-1

Рис. 11. Схематическое изображение приповерхностного слоя неимплантированной стали 45, сформированного при трении на стадии приработки

При трении на стадии приработки в приповерхностном слое стали 45 происходит фрагментация материала на микро- и мезомасштабных уровнях, формируя градиентные микро- и мезоструктуры (рис. 11).

В процессе износа стали 45 происходит одновременное разрушение градиентных фрагментированных микро- и адезоструктур, образование частиц износа и бороздок трения и формирование градиентных фрагментированных структур в нижележащих слоях. При этом, размеры частиц износа и бороздок трения соответствует трем масштабным уровням (рис. 10): 1-й уровень-0,5-10мкм, 2-й уровень-10-100мкм, 3-й уровень -100-400 мкм.

В процессе трения на стадии приработки приповерхностный слой модифицируется при трении и формируется слой, который в литературе получил название "третьего тела". На стадии установившегося изнашивания происходит стабилизация и упрочнение структуры поверхности трения; трибологическая система "приспосабливается" к данным конкретным условиям трения. Модифицированный поверхностный слой демпфирует внешние нагрузки, в результате, изменяется характер развития пластической деформации и разрушения приповерхностных слоев при трении.

Сравнительный анализ морфологии и количества частиц износа и кинетики развития фрагментированной мезоструктуры позволил выявить закономерности износа при трении стали 45 в условиях граничного трения. В результате своего поступательного движения и вращения мезофрагменты в последующем трансформируются в единичные крупные частицы износа вытянутой формы. Корреляция между размерами частиц износа 3-го уровня и размерами фрагментов "вихреподобной" мезоструктуры, форми-

«Йнхреподобная» мезоструктура

Неимплантированная сталь Имплантированная сталь

Рис. 12, Схематическое изображение формирования "вихреподобной" мезоструктуры в приповерхностном слое и последующего откалывание частиц износа на стадии установившегося изнашивания

рующейся в приповерхностном слое материала при трении, позволяет заключить, что механизм формирования и отрыва дискретной частицы износа непосредственно связан с "вихреподобным" характером пластического течения в приповерхностных слоях при трении. Формирование "вихреподобной" мезоструктуры в приповерхностном слое и последующее откалывание частиц износа схематически показано на рис. 12.

В результате ионной имплантации в поверхностной области формируется модифицированный слой, который по своему структурно-фазовому составу подобен модифицированному при трении слою ("третьему телу"). Схематическое изображение градиентной микроструктуры, изменяющейся при удалении от ионно-имплантированной поверхности от квазиаморфного состояния к мелкодисперсной микроструктуре и далее к структуре с высокой плотностью дислокаций, приведено на рис. 13.

Квюиачорфиый Мелкодисперсная Приповерхностный слой слой микроструктура с дислокационной Размер зерна структурой

. 0,05 мкм I высокой плотности

<0,1

100

О, мкм

Рис. 13. Схематическое изображение приповерхностного слоя стали 45, сформированного при ионной имплантации

Целенаправленно сформированная ионной имплантацией градиентная модифицированная микроструктура приводит к локализации пластической деформации в тонком поверхностном слое и сдерживает развитие в нижележащих слоях. Как результат, имеет место замедление образования "вихреподобных" мезоструктур, а как следствие, уменьшается интенсивность образования частиц износа (рис. 12) и уменьшается износ имплантированных образцов.

Шестая глава "Влияние высокоинтенсивной имплантации ионов азота на формирование и разрушение градиентных структур в приповерхностных слоях стали 40Х в процессе трения" посвящена исследованию микроструктуры, фазового состава, микротвердости, а также износа имплантированных ионами азота приповерхностных слоев стали 40Х. Здесь же приведены результаты сравнительного исследования эволюции пластической деформации на мезоуровне в приповерхностных слоях неимплантиро-ванных и ионно-имплантированных образцов стали 40Х.

В исходном состоянии сталь 40Х имеет структуру отпущенного мартенсита, твердость которого составляет 2900 МПа, а микротвердость равна 3000 МПа. Компонентами фазового состава является a-Fe и РезС.

Показано, ионная имплантация при 670 К приводит к формированию модифицированного приповерхностного слоя, толщина которого равна 40-60 мкм, а микротвердость составляет 11000 МПа. Методом рентгеноструктурного анализа выявлено, что в модифицированном слое помимо основной a-Fe при имплантации образуется высокоазотистый гексагональный s-нитрид (Fe3N) относительно высокой концентрации, а также нитриды y'-Fe^N.

Установлено, что ионная обработка стали 40Х азотом при 770 К приводит к некоторому увеличению толщины азотированного приповерхностного слоя до -70-80 мкм и снижению микротвердости до 9500 МПа. Основной фазой, присутствующей в упрочненном слое, является низкоазотистый нитрид y'-FeíN.

Результаты триботехнических испытаний стали 40Х в режиме граничной смазки

Í I

40

Время испытаний, час

Рис. 14. Зависимость толщины унесенного слоя от времени испытаний для пары трения сталь 40Х-ШХ15: 1 - сталь 40Х; 2 - сталь 40Х, имплантированная ионами азота при 770°К; 3 - сталь 40Х, имплантированная ионами азота при 670 К

показали, что имплантация ионов азота при 670 К и 770 К приводит к значительному снижению интенсивности изнашивания (рис. 14), однако интенсивность изнашивания

образцов стали 40Х, имплантированной при 770 К выше, чем для образцов стали, им-

1

плантированной при 670 К.

Исследования пластической деформации на мезоуровне показали, что при трении неимплантированной стали 40Х имеет место локализация пластической деформации в приповерхностном слое толщиной несколько микрометров, что сдерживает развитие пластического течения в нижележащих слоях. При уменьшении толщины этого высокодефектного слоя в процессе его изнашивания и уносе с поверхности образца "

пластическое течение развивается в приповерхностных слоях толщиной до трехсот микрометров и имеет "вихреподобный" характер. ^

Модифицирование азотом поверхностного слоя низколегированной стали 40Х вызывает замедление кинетики накопления повреждений в приповерхностных слоях в материале основы и предотвращает его глубинное отслаивание в процессе контактного взаимодействия и, таким образом, существенно увеличивает износостойкость стали для обоих температурных режимов ионной обработки. Относительно более высокие трибо-технические характеристики при трении в режиме ограниченной смазки достигаются в результате ионной обработки стали при температуре 670 К, приводящей к образованию в модифицированном азотом слое высокоазотистого нитрида РезЫ. Повышение температуры ионного азотирования до 770 К способствует выделению в слое нитридных частиц у'-Ре4К и вызывают снижение его износостойкости.

В тоже время, относительно высокая пластичность материалов, подвергаемых трибонагружению, приводит к инициированию "вихреподобного" характера движения элементов мезоструктуры. Создание на поверхности упрочненного слоя затрудняет развитие "вихреподобных" структур деформации в приповерхностных слоях и снижает ^

интенсивность изнашивания, тем самым, повышая износостойкость.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ I»

На примере ионно-модифицированной стали 45 с феррито-перлитной структурой и стали 40Х с мартенситной структурой выполнено комплексное экспериментальное исследование эволюции пластической деформации и разрушения на микро- и ме-зомасштабных уровнях в условиях трения и износа. На основании полученных результатов сделаны следующие выводы:

1. При трении на стадии приработки в приповерхностном слое стали 45 формируется градиентные микроструктура (микромасштабный уровень) и мезоструктура (мезо-масштабный уровень). На микромасштабном уровне структура изменяется при удалении от поверхности трения от квазиаморфной к субмикрокристаллической со средним размером зерен до 0,05 мкм и далее до фрагментированной со средним размером фрагментов 0,45 мкм. На мезомасштабном уровне происходит формирование мезофрагментов; с увеличением расстояния от поверхности трения уменьшается степень пластической деформации. При этом размер фрагментов мезострукту-

* ры изменяется в пределах 25-50 мкм.

2. При высокодозовой ионной имплантации в поверхностном слое стали 45 с феррито-перлитной структурой на микромасштабном уровне формируется градиентная мик-

'У роструктура, изменяющаяся при удалении от ионно-имплантированной поверхно--

сти от квазиаморфного состояния к мелкодисперсной микроструктуре и далее к крупнозеренной структуре с высокой плотностью дислокаций. Характер микроструктур, формирующихся при ионной имплантации и при трении на стадии приработки, во многом подобны.

3. Высокодозовая имплантация ионов молибдена в сталь 45 с феррито-перлитной структурой и высокоинтеясивная имплантация ионов азота в сталь 40Х с мартен-ситной структурой уменьшает стадию приработки и приводит к повышению износостойкости указанных сталей. Уменьшение длительности стадии приработки и по-вьпцение износостойкости ионно-имплантированной стали 45 связано с формированием в процессе ионного легирования в поверхностном слое градиентной микро! структуры.

4. В процессе износа стали 45 происходит одновременное разрушение градиентных фрагментированных микро- и мезоструктур, образование частиц износа и бороздок трения и формирование градиентных фрагментированных структур в нижележащих слоях. Размеры частиц износа и бороздок трения соответствует трем масштабным

^ уровням: 1 уровень -0,5-10 мкм, 2 уровень - 10-100 мкм, 3 - 100-400 мкм. Размеры-

частиц износа и бороздок трения разных масштабных уровней соответствуют размерам микро- и мезофрагментов, формирующихся при пластической деформации.

5. Распределение пластической деформации в приповерхностных слоях феррито-перлитной стали 45 при трении на стадии установившегося изнашивания имеет "вихреподобный" характер, который определяет образование крупных частиц износа и разрушение приповерхностного слоя. Целенаправленно сформированная высо-

!

)

кодозовой ионной имплантацией модифицированная градиентная структура приводит к локализации пластической деформации в тонком поверхностном слое и затрудняет развитие "вихреподобных" структур деформации при трении.

6. Уменьшение пластичности стали при переходе от феррито-перлитной структуры (сталь 45) к мартенситной структуре (сталь 40Х), а также увеличение толщины ион-но-модифицированного слоя (переход от высокодозовой ионной имплантации к высокоинтенсивной ионной имплантации) сопровождается подавлением "вихреподоб-ного" характера пластической деформации в приповерхностном слое при трении и

ш

снижением интенсивности изнашивания.

7. Разработана методика исследования эволюции пластической деформации на мезо-

уровне в процессе трения и износа металлических материалов с использованием оп- «

тико-телевизионного комплекса «TOMSC» и экспериментально обоснована эффективность её использования.

Содержание работы представлено в 25 публикациях, список основных публикаций приводится ниже:

1. Легостаева Е.В., Гриценко Б.П., Панин С.В, Шаркеев Ю.П. Сравнительное исследование характера пластической деформации и износа при трении ионно - имплантированной стали 45 на различных масштабных уровнях. // Труды 1-ой Всероссийской научной молодежной школы «Радиационная физика и химия неорганических материалов». -Кемерово - Томск, 1999 - С. 74-83.

2. Легостаева Е.В., Гриценко Б.П., Панин С.В, Шаркеев Ю.П. Исследование характера пластической деформации на макро-, мезо- и микромасштабном уровнях при трении и износе стали 45 поверхностно упрочненной ионной имплантацией // Физическая мезо-мехаиика. - 1999. - Т. 2. - №5. С. 79-92.

3. Legostaeva Е V. Improving triboiogical performance of structural 45-steel by high dose molybdenum ion implantation. // Proceedings of the VI International Scientific and Practical Conference of Students, Post-gradients and Young Scientists "Modern Techniques and Technology" MTT 2000. - Tomsk. - P. 124-126. ^

4. Legostaeva E V., Panin S. V.. Gritsenko В P., Sharkeev Yu P. Investigation of wear and friction for ion implanted steel // Proceedings of 1st International Congress on Radiation Physics, High Current Electronics, and modification of materials. - Tomsk, 2000, V. 3. - P. 356-359.

5. Легостаева E.B., Панин С.В. Исследование трения и износа ионно-имплантированной стали // Материалы Всероссийской конференции молодых ученых "Материаловедение,

технологии и экология на рубеже веков". 5-8 декабря 2000 г., Томск, Россия.-С. 137141.

6. Легостаева ЕВ, ШаркеевЮП, КукарекоВА. Сравнительное исследование частиц износа и поверхностей трения, формирующихся в процессе трения и износа неимплан-тированной и ионно-имплантированной стали 45 // Физическая мезомеханика - 2002. -Т. 1.-№1.-С. 59-70.

7. Кукареко В А., Белый А В, Панин С В, Шаркеев Ю.П, Легостаева Е.В, Калинов-скийДМ, Байбулатов Ш.А. Влияние высокоинтенсивной имплантации ионов азота на структуру и поведение стали 40Х в условиях трения и износа // Физическая мезомеханика - 2002. - Т. 1. - №1. - С. 71-80.

8 Sharkeev Yu Р', Legostaeva Е V., PamnSV, Gnlsenko В P. Experimental investigation of friction and wear of Mo ion implanted ferritic/ pearlitic steel // Surface and Coatings Technology-2002. - V. 158-159.-674-679.

9. Белый А В, Кукареко В A , Шаркеев Ю П., Панин С.В, Легостаева Е.В Поверхностная инженерия и трибологические свойства имплантированной ионами азота стали 40Х // Трение и износ- 2002. - Т. 23. - №3. - С. 268-280.

10. Легостаева Е.В, Шаркеев Ю П. Некоторые аспекты природы повышения износостойкости стали 45, имплантированной ионами молибдена- // Proceedings of 6th International Conference on Modification of Materials with Particle Beams and Plasma Flows. - Tomsk, 2002.-P. 409-412.

\\. Кукареко В A , Белый А В., ШихСК, ШаркеевЮП., Легостаева ЕВ Триботехниче-ские свойства и мезомеханика фрикционного разрушения стали 40Х, имплантированной ионами азот а в высокоинтенсивном режиме- //Proceedings of 6th International Conference on Modification of Materials with Particle Beams and Plasma Flows. - Tomsk, 2002. -P.345-350

12. Легостаева EВ, ШаркеевЮП Закономерности и механизмы износа феррито-перлитной стали, имплантированной ионами молибдена // Трение и износ- 2002. -Т. 23.-№5.-С. 529-536.

Работа была выполнена при финансовой поддержке проектов РФФИ-БФФИ «Физическая мезомеханика деформирования и разрушения материалов, модифицированных плазменными, электронно-лучевыми, ионно-лучевыми и газотермическими методами» (грант X» 00-01-81134 Бел2000а) и «Механика пластической деформации и разрушения поверхностно упрочненных твердых тел» (грант № 02-01-81003 Бел2002а, совместное постановление Бюро Президиума НАНБ от 5.07 02 №21 и Президиума СО РАН РФ от 5.07.02 №273).

Изд.-во ТГАСУ, 634003, г Томск, пл. Соляная, 2 Отпечатано с оригинал-макета в ООП ТГАСУ 634003, г Томск, ул. Партизанская, 15 Заказ № 2jf Тираж экз. 100

Soog-A

( oo

, С 0 2 Ъ

\

и

I

I

I

♦ I

]

^ !

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ТРЕНИЯ И И311АШИВАНИЯ

МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ.

1.1. Структура поверхностных слоев при трении.

1.2. Основные механизмы изнашивания и виды износа.

1.3. Морфология поверхностей трения.

1.4. Классификация частиц изнашивания.

2. ИОННАЯ ИМПЛАНТАЦИЯ ПОВЕРХНОСТИ МИШЕНИ ДЛЯ

ПОВЫШЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕТАЛЛОВ.

2.1. Применение ионных пучков для модификации физико-механических свойств металлов.

2.2. Виды ионной имплантации.

2.3. Взаимодействие ускоренных ионов с твердым телом.

2.4. Структурно-фазовые изменения в мишени при ионной имплантации.

2.5. Повышение износостойкости металлов и сплавов методом ионной имплантации.

3. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ. ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ И МЕТОДИКИ

ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1. Постановка задач.

3.2. Материалы исследований и подготовка образцов.

3.3. Методики экспериментальных исследований.

3.3.1. Ионная обработка.

3.3.2. Триботехнические испытания.

3.3.3. Исследования развития пластической деформации при трении на мезоуровне.

3.3.4. Исследование микроструктуры.

3.3.5. Измерение концентрационных профилей.

3.3.6. Определение фазового состава.

3.3.7. Измерение микротвердости.

3.3.8. Измерение морфологии поверхностей трения.

3.3.9. Исследование морфологии частиц износа.

4. ВЛИЯНИЕ ВЫСОКОДОЗОВОЙ ИМПЛАНТАЦИИ ИОНОВ МОЛИБДЕНА

НА ФОРМИРОВАНИЕ ГРАДИЕНТНЫХ МИКРО- И МЕЗОСТРУКТУР В ПРИПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЯХ СТАЛИ 45 ПРИ ТРЕНИИ.

4.1. Формирование градиентной структуры в приповерхностных ионно-имплантированных слоях стали 45 и ее влияние на трение и износ.

4.1.1. Структурно-фазовое состояние стали 45.

4.1.2. Формирование градиентной микроструктуры при ионной имплантации стали 45.

4.1.3. Влияние ионной имплантации на кривые износа стали 45.

4.2. Формирование градиентных микро- и мезоструктур в приповерхностных слоях неимплантированной и ионно-имплантированной стали 45 в процессе трения.

4.2.1. Формирование градиентных микро- и мезоструктур в приповерхностных слоях неимплантированной стали 45 в процессе трения на стадии приработки.

4.2.2. Развитие пластической деформации при трении и формирование микро- и мезоструктур в приповерхностных слоях ионно- имплантированной стали 45.

5. ВЛИЯНИЕ ВЫСОКОДОЗОВОЙ ИМПЛАНТАЦИИ ИОНОВ МОЛИБДЕНА

НА ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗРУШЕНИЯ ГРАДИЕНТНЫХ МИКРО- И МЕЗОСТРУКТУР В ПРИПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЯХ СТАЛИ 45 ПРИ

ТРЕНИИ И ФОРМИРОВАНИЕ ЧАСТИЦ ИЗНОСА.

5.1. Эволюция пластической деформации на мезоуровне в приповерхностных слоях неимплантированной стали 45 в процессе трения.

5.2. Формирование частиц износа и разрушение градиентной микро- и мезоструктуры в приповерхностных слоях неимплантированной стали 45 при трении.

5.3. Эволюция пластической деформации на мезоуровне в приповерхностных слоях ионно-имплантированной стали 45 в процессе трения. ф 5.4. Формирование частиц износа и разрушение приповерхностного слоя ионно-имплантированной стали 45 при трении.

5.5. Основные закономерности формирования структуры в приповерхностных слоях стали 45 при трении и механизмы изнашивания.

J 6. ВЛИЯНИЕ ВЫСОИНТЕНСИВНОЙ ИМПЛАНТАЦИИ ИОНОВ АЗОТА НА

ФОРМИРОВАНИЕ И РАЗРУШЕНИЕ ГРАДИЕНТНЫХ СТРУКТУР В ! ПРИПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЯХ СТАЛИ 40Х В ПРОЦЕССЕ ТРЕНИЯ.

6.1. Микроструктура, фазовый состав и микротвердость имплантированных ионами азота приповерхностных слоев стали 40Х. i 6.2. Влияние высоинтенсивной ионной имплантации на кривые износа стали 40Х. 6.3. Эволюция пластической деформации на мезоуровне в приповерхностных слоях стали 40Х в процессе трения.

J 6.4. Основные закономерности формирования структуры в приповерхностных

I слоях стали 40Х при трении и закономерности изнашивания.

ВЫВОДЫ.

В настоящее время накоплен большой экспериментальный материал, свидетельствующий об эффективном использовании различных видов ионной имплантации для повышения износостойкости изделий различного назначения [1-11]. При оптимизации технологических режимов ионной обработки, а также при разработке новых технологий, необходим анализ реальных условий работы изделий, находящихся в трибоконтактах, и причин выхода их из строя. В связи с этим, исследование механизмов изнашивания, а также путей повышения износостойкости различных деталей, является актуальной задачей.

Большое разнообразие сложных процессов в трибоконтактах затрудняет построение единого подхода к описанию изнашивания тел. Поэтому, как правило, исследователи ограничиваются общей классификацией механизмов изнашивания, их идентификацией в различных условиях трения, изучением отдельных механизмов и т.д., не выявляя общих закономерностей разрушения поверхности при трении. Несмотря на многочисленные работы, опубликованные по трению и износу [12-22], до сих пор в полной мере нет необходимых знаний для создания долговечных и надежных узлов трения.

В течение многих лет выдвигались и обосновывались различные гипотезы и модели трения, которые изменялись по мере углубления взглядов о природе твердых тел. Так, в эпоху развития механики абсолютно жестких тел развивались геометрические теории (17-18 век), в эпоху развития молекулярной физики - молекулярные теории (18-нач.20 века), а в эпоху разработки теории упругости - механические теории (19-нач.20 век.) [23]. На смену им пришла более универсальная молекулярно- механическая теория, выдвинутая практически одновременно русским ученым И.В. Крагельским [23-27] и английскими учеными Ф. Боуденом и Д. Тейбором [28-31]. Впервые И.В. Крагельским была предложена концепция «третьего тела», основанная на представлении, что при трении между контактирующими телами формируется пленка с новыми свойствами, которые и определяют фрикционные характеристики пары трения. Появление концепции «третьего тела» и молекулярно-механической теории связано с новым этапом двадцатипятивековой истории развития трибологического анализа.

На формирование теорий трения повлияло открытие эффекта избирательного переноса или «эффекта безызносности» при трении [12-14, 32, 33], который заключается в образовании пластичной пленки, реализующей малое сопротивление сдвигу в результате трибохимических реакций, приводящих к изменению структур и состава поверхностных слоев. В середине 50-х гг. при исследовании технического состояния самолета ИЛ-28 на разных этапах эксплуатации Д. Н. Гаркунов и И. В. Крагельский обнаружили явление самопроизвольного образования тонкой пленки меди на трущихся поверхностях деталей тяжелонагруженных пар трения сталь-бронза, смазываемых спиртоглицериновой смесью. Пленка меди, толщиной 1.2мкм, резко снижала интенсивность изнашивания поверхностей и уменьшала силу трения примерно в 10 раз.

Таким образом, открытие «эффекта безызносности» вызвало новый толчок многочисленным исследованиям физико-химических явлений в зоне трения, в частности, исследованиям структуры поверхностного слоя. Исследование структурных изменений в поверхностных слоях фрикционного контакта стало возможным с развитием методов анализа поверхности (рентгеноструктурный анализ, растровая электронная микроскопия, просвечивающая электронная микроскопия и т.д.). Исследование структуры и строения поверхностных слоев металла при трении стало одной их основных проблем современного трибоанализа. В этой области хорошо известны работы J1.M. Рыбаковой [33-40], Л.И. Куксеновой [33, 38, 39], Д. Ригни [40-44], Р. Хэльмана [43, 44], И.И. Гарбара [45-50], В.Ф. Пинчука [51-54] и др.

Развитие термодинамики неравновесных процессов, информативной механики, а также синергетики позволило по-новому взглянуть на эффект избирательного переноса при трении. В 70-х г. Б.И. Костецким и Л.И. Бершадским с коллегами была создана теория структурно-энергетической приспосабливаемости материалов при трении [55-63]. Согласно данной теории трибологическая система самопроизвольно адаптируется к действию внешних факторов. Для описания природы трения используются такие понятия как саморегулирование, адаптивность, самоорганизация трибосистем и т.д., а также вводятся понятия диссипативной структуры и принципа диссипативной гетерогенности. Дчя определения состояния трансформированного поверхностного слоя материала в узле трения была использована концепция вторичных структур. Однако, данный подход потребовал изменения трибологических концепций и классификаций и первоначально был воспринят учеными-трибологами критически [62, 63]. Впоследствии теория структурно — энергетической приспосабливаемости трансформировалось в новое научное направление, базирующие на энергетическом подходе. В данной области хорошо известны работы А.А. Полякова [64-66], Н.А. Буше [67-71], Г. Польцера [72, 73], Г. Фляйшера [74], И. С. Гершмана [75] и других.

В 80-х годах получил развитие новый подход к описанию процессов пластической деформации и разрушения твердых тел на основе представлений о структурных уровнях пластической деформации [76-78], который нашел свое отражение в соответствующих теориях трения. В. И. Владимиров [79] пытался поставить основные вопросы теории трения в свете последних достижений физики дефектов и термодинамики неравновесных процессов, а именно, объединить принципы самоорганизации диссипативных структур при трении и ротационные процессы, фрагментированные структуры и дисклинации, многомасштабность дефектов и процессов пластической деформации и разрушения. Впервые процессы трения и изнашивания твердых тел рассматривались кагг" взаимосвязанные многостадийные процессы, развивающиеся на различных масштабных уровнях в работах II. М. Алексеева

80-83]. В настоящее время концепция структурных уровней нашла свое отражение в новом научном направлении «физическая мезомеханика материалов» [84-88]. Физическая мезомеханика описывает нагруженное твердое тело как иерархическую систему, в которой процессы деформации и разрушения развиваются самосогласованно на микро-, мезо- и макромасштабных уровнях [84].

На микромасштабном уровне пластическая деформация твердого тела осуществляется зарождением и движением дислокаций с формированием дислокационных субструктур [89]. Одним из основных методов исследования деформации на микроуровне является просвечивающая электронная микроскопия. В ходе деформации плотность дислокаций в образце возрастает, и при некоторой ее критической плотности происходят структурные перестроения в зонах значительной протяженности, формируя фрагментированную структуру [90]. На этом этапе пластическое течение осуществляется по схеме «сдвиг+поворот» [84]. Этот масштабный уровень классифицируется как мезоуровень [84]. Оптическая микроскопия, растровая микроскопия и специальные методы, например, оптико-телевизионная измерительная система TOMSC[91], могут эффективно использоваться для изучения деформации на мезомасштабном уровне. Отметим, что на мезомасштабном уровне информация о деформации и разрушении в условиях трения и износа может также быть получена при исследовании морфологии поверхностей трения и частиц износа. Анализ кривых течения, кривых износа и т.д. позволяет получать информацию о пластической деформации образца как единого целого. Это соответствует макромасштабному уровню.

Целью работы являлось комплексное сравнительное экспериментальное исследование закономерностей развития пластической деформации и разрушения на микро- и мезомасштабных уровнях при трении сталей различной прочности с ионно-модифицированным поверхностным слоем.

Для реализации указанной цели в работе решались следующие экспериментальные задачи:

1. Изучение влияния ионной имплантации (высокоинтенсивная и высокодозовая ионная имплантация) на интенсивность изнашивания стали 45 в феррито-перлитном состоянии и стали 40Х в мартенситном состоянии.

2. Экспериментальное исследование структурно-фазового состояния и элементного состава поверхностных слоев ионно-имплантированных сталей 45 и 40Х.

3. Сравнительное исследование структурно-фазового состояния и элементного состава, формирующегося в приповерхностных слоях неимплантированных и имплантированных сталей 45 и 40Х в процессе трения.

4. Исследование эволюции пластической деформации на мезомасштабном уровне в приповерхностных слоях неимплантированных и имплантированных сталей 45 и 40Х в процессе трения.

5. Исследование кинетики формирования частиц изнашивания и их морфологии; исследование морфологии поверхностей трения.

При решении поставленных задач были использованы современные методы структурных исследований (просвечивающая электронная микроскопия, сканирующая электронная микроскопия, оптическая металлография, рентгеноструктурный анализ, Оже-электронная спектроскопия), различные методы механических испытаний (измерение микротвердости, испытания на износ). Для исследования характера развития пластической деформации на мезоуровне в приповерхностных при трении была разработана и впервые применена специальная методика с использованием оптико-телевизионного комплекса "TOMSC" на базе оптического микроскопа "EPIQUANT".

На защиту выносятся следующие положения:

1. При трении на стадии приработки в стали 45 с феррито-перлитной структурой происходит фрагментация материала на микро- и мезомасштабных уровнях, формируя в приповерхностном слое градиентные микро- и мезоструктуры. Подобная градиентная модифицированная микроструктура формируется в поверхностном слое при ионной имплантации, что, в конечном итоге, обеспечивает существенное сокращение стадии приработки в случае ионно-имплантированных образцов.

2. Пластическая деформация в приповерхностных слоях стали 45 с феррито-перлитной структурой при трении на стадии установившегося изнашивания имеет "вихреподобный" характер, определяющий образование частиц износа и разрушение приповерхностного слоя. Целенаправленно сформированная высокодозовой ионной имплантацией градиентная модифицированная структура приводит к локализации пластической деформации в тонком поверхностном слое, что существенно затрудняет развитие "вихреподобных" структур деформации, следствием чего является повышение износостойкости.

3. Необходимым условием включения "вихреподобного" характера мезоструктуры в условиях трения металлических материалов является относительно высокая пластичность материала (сталь 45 с феррито-перлитной структурой). Формирование поверхностного упрочненного слоя толщиной в десятки микрометров при переходе от высокодозовой ионной имплантации стали 45 к высокоинтенсивной ионной имплантации стали 40Х подавляет "вихреподобный" характер развития пластической деформации и снижает интенсивность изнашивания.

Основные результаты диссертационной работы были представлены на

Всероссийских и Международных конференциях и семинарах: 4-ом

Всероссийском семинаре «Физические и физико-химические основы ионной имплантации», г. Нижний Новгород, 1998 г.; 1-ой, 2-ой, 3-ей Всероссийских конференциях молодых ученых «Физическая мезомеханика материалов», г. Томск, 1998-2000 г.; 1-ой Всероссийской научной молодежной школе «Радиационная физика и химия неорганических материалов», г. Томск, 1999 г.; 5-ом Российско-китайском международном симпозиуме «Новые материалы и технологии», г. Байкальск, 1999 г.; 10-ой Международной конференции по радиационной физике и химии неорганических материалов, г. Томск, 1999 г.; 1-ой Всероссийской конференции молодых ученых "Материаловедение, технологии и экология на рубеже веков, г. Томск, 2000 г.; 6-ой Международной научно-практической конференции "Современные техника и технологии", г. Томск, 2000 г.; 1-ом международном конгрессе "Радиационная физика, Сильноточная электроника и Модификация материалов", г. Томск, 2000 г.; Международной школе "Мезомеханика: основы и применения", г. Томск, 2001 г.; 3-ей Международной конференции «Физика и промышленность», г. Голицино, Московская область, 2001 г.; 12-ой Международной конференции "Поверхностная модификация материалов ионными пучками", г. Марбург, Германия, 2001 г.; 6-ой Всероссийской (международной) конференции "Физикохимия Ультрадисперсных (нано-) систем", г. Томск, 2002 г.; Международном симпозиуме «О природе трения твердых тел», г. Гомель, Беларусь, 2002 г.; 6-ой Международной конференции "Модификация материалов ионными пучками и потоками плазмы", г. Томск, 2002 г.

По результатам диссертации опубликовано 25 работ, из них 6 статей в центральных российских и зарубежных журналах и 8 публикаций в сборниках трудов российских и международных конференций.

Диссертация состоит из шести глав, введения, заключения, выводов и списка цитируемой литературы, включающего 234 наименования. Диссертация содержит 248 страниц, в том числе 92 рисунка и 16 таблиц.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ

На примере ионно-модифицированной стали 45 с феррито-перлитной структурой и стали 40Х с мартенситной структурой выполнено комплексное экспериментальное исследование эволюции пластической деформации и разрушения на микро- и мезомасштабном уровнях в условиях трения и износа. На основании полученных результатов сделаны следующие выводы:

1. При трении на стадии приработки в приповерхностном слое стали 45 формируются градиентные микроструктура (микромасштабный уровень) и мезоструктура (мезомасштабный уровень). На микромасштабном уровне структура изменяется при удалении от поверхности трения от квазиаморфной к субмикрокристаллической со средним размером зерен до 0,05 мкм и далее до фрагментированной со средним размером фрагментов 0,45 мкм. На мезомасштабном уровне происходит формирование мезофрагментов; с увеличением расстояния от поверхности трения уменьшается степень пластической деформации. При этом размер фрагментов мезоструктуры изменяется в пределах 25-50 мкм.

2. При высокодозовой ионной имплантации в поверхностном слое стали 45 с феррито-перлитной структурой на микромасштабном уровне формируется градиентная микроструктура, изменяющаяся при удалении от ионно-имплантированной поверхности от квазиаморфного состояния к мелкодисперсной микроструктуре и далее к крупнозеренной структуре с высокой плотностью дислокаций. Характер микроструктур, формирующихся при ионной имплантации и при трении на стадии приработки, во многом подобны.

3. Высокодозовая имплантация ионов молибдена в сталь 45 с феррито-перлитной структурой и высокоинтенсивная имплантация ионов азота в сталь 40Х с мартенситной структурой уменьшает стадию приработки и приводит к повышению износостойкости указанных сталей. Уменьшение длительности стадии приработки и повышение износостойкости ионноимплантированной стали 45 связано с формированием в процессе ионного легирования в поверхностном слое градиентной микроструктуры.

4. В процессе износа стали 45 происходит одновременное разрушение градиентных фрагментированных микро- и мезоструктур, образование частиц износа и бороздок трения и формирование градиентных фрагментированных структур в нижележащих слоях. Размеры частиц износа и бороздок трения соответствует трем масштабным уровням: 1 уровень -0,510 мкм, 2 уровень - 10-100 мкм, 3 - 100-400 мкм. Размеры частиц износа и бороздок трения разных масштабных уровней соответствуют размерам микро- и мезофрагментов, формирующихся при пластической деформации.

5. Распределение пластической деформации в приповерхностных слоях феррито-перлитной стали 45 при трении на стадии установившегося изнашивания имеет "вихреподобный" характер, который определяет образование крупных частиц износа и разрушение приповерхностного слоя. Целенаправленно сформированная высокодозовой ионной имплантацией модифицированная градиентная структура приводит к локализации пластической деформации в тонком поверхностном слое и затрудняет развитие "вихреподобных" структур деформации при трении.

6. Уменьшение пластичности стали при переходе от феррито-перлитной структуры (сталь 45) к мартенситной структуре (сталь 40Х), а также увеличение толщины ионно-модифицированного слоя (переход от высокодозовой ионной имплантации к высокоинтенсивной ионной имплантации) сопровождается подавлением "вихреподобного" характера пластической деформации в приповерхностном слое при трении и снижением интенсивности изнашивания.

7. Разработана методика исследования эволюции пластической деформации на мезоуровне в процессе трения и износа металлических материалов с использованием оптико-телевизионного комплекса «TOMSC» и экспериментально обоснована эффективность её использования.

1. Комаров Ф. Ф. Ионная имплантация в металлы. М: Металлургия, 1990. 216с.

2. Ионная имплантация / Под ред. Дж. К. Хирвонена. М.: Металлургия, 1985. 391с.

3. Hirvonen J.K. Industrial application of ion implantation I I Mat. Res. Symp. Proc. -1984.-V. 27.-P. 621-629.

4. Singer I.L. Surface analysis, ion implantation and tribological processes affecting steels application //Application of Surface Science . 1984. - V. 18. — № 11. -P. 28-62.

5. Singer I.L. Tribomechanical properties of ion implanted metals //Mat. Res. Symp. Proc. 1984. - V. 27. - P. 585-595.

6. Hubler G.K., Smidt F.A. Application of ion implantation to wear protection of materials // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research . 1985. - B7/8. -P. 151-157.

7. Белый А. В., Ших С. К. Ионно-лучевое легирование и фрикционные свойства металлов// Трение и износ. 1987. - Т. 8. - №2. - С. 331-343.

8. ByeliA.V., Kukareko V.A., Lobodaeva O.V., Wilbur P.J. and Davis J. A. High current density ion implantation and its application to improve the wear resistance of ferrous materials // Wear. 1997. - V. 203/204. - P. 596-607.

9. Белый А.В., Кукареко B.A., Лободаева O.B., Таран И.И, Ших С.К. Ионно-лучевая обработка металлов, сплавов и керамических материалов. Минск: Изд-во ФТИ НАНБ, 1998. - 220с.

10. Белый А.В., Карпенко Г.Д., Мышкин Н.К. Структура и методы формирования износостойких поверхностных слоев. М.: Машиностроение, 1991. -208 с.

11. W.Sharkeev Yu.P., Gritsenko В.P., Fortuna S. V., Perry A.J. Modification of metallic materials and hard coatings using metal ion implantation I I Vacuum. 1999.-V. 52 - P. 247-254.

12. Основы трибологии (трение, износ, смазка) /Э.Д.Браун, Н.А.Буше, И. А. Буяно-вский и др./Под ред. А. В. Чичинадэе: Учебник для технических вузов. М.: Центр «Наука и техника», 1995.—778 с.

13. Гаркунов Д. Н. Триботехника: Учебник для студентов вузов. М.: Машиностроение, 1985.-424 с.

14. Машков Ю.К., Полещенко К. Н., Поворознюк С. Н., Орлов П. В. Трение и модифицирование материалов трибосистем Учебное пособие.-М.: Наука, 2000.-280с.

15. П.ДжостХ. П. Прошлое и будущее трибологии // Трение и износ. 1990. — Т. 11,- №1. - С. 149-159.

16. Джост X. П. Мировые достижения в области трибологии // Трение и износ. 1986. - Т. 6. - №4. - С. 593-604.

17. Белый В. А., Свириденок А.И. Актуальные направления развития исследований в области трения и изнашивания // Трение и износ. 1987. - Т. 8. - №1. -С. 5-24.

18. Dounson D. History of Tribology. London: Longman Group Limited, 1979. — 677p.

19. Крагельский И. В. Трение и износ. М.: Машиздат, 1962. - 328 с.

20. Крагелъский И. В. Трение и износ. М.: Машиностроение, 1968. - 480 с.

21. Крагельский И. В., Михин Н. М. Узлы трения машин. — М.: Машиностроение, 1984.-280 с.

22. Крагельский И. В., Гитис Н. В. Фрикционные автоколебания. М.: Наука, 1987.-187 с.

23. Крагельский И. В., ДобычинА. 11., Комбалов В. С. Основы расчетов на трение и износ. -М.: Машиностроение, 1977. — 525 с.

24. Тейбор Д. Трение как диссипативный процесс. // Трение и износ. 1994. — Т. 15.-№2. -С. 296-316.31 .Бриско Б. Дж., Тейбор Д. Аддитивность процессов трения // Трение и износ. 1992. - Т. 13-№1. - С. 6-15.

25. Ъ2.Избирательный перенос в тяжелонагруженных узлах трения / Под ред. Д. Н. Гаркунова. М.: Машиностроение, 1982. 207 с.33 .Рыбакова Л. М., Куксенова Л. И. Структура и износостойкость металлов. М.: Машиностроение, 1982, 212с.

26. ЪА.Алексеев Н. М., Куксенова Л.И., Праврухина Е.М. и др. Исследование фрикционного упрочнения поверхностных слоев меди в режиме граничного трения//Трение и износ. 1982. -№1. - С. 33-42.

27. Рыбакова Л. М. Исследование структуры тонкого поверхностного слоя деформированного металла // Физика и химия обработки металлов. 1975. -№1.-С. 104-109.

28. Рыбакова Л. М. Деструкция металла при объемном и поверхностном пластическом деформировании// МиТОМ. 1980. - №8. — С. 17-22.

29. Рыбакова Л. М., Куксенова Л. И. Структурные изменения в приповерхностных слоях медных сплавов при трении в условиях избирательного переноса / Сборник научных трудов «Физика износостойкости поверхности металлов».- Ленинград, 1988. С. 94-100.

30. РигниД. Некоторые замечания по вопросу изнашивания при скольжения. // Трение и износ. 1992. - Т. 13 - №1. - С. 21-27.

31. Heilmann P., Clark W.A., RigneyD.A. Orientation determination of subsurface cells generated by sliding wear //Acta Metal1. 1983. -V. 31. - P. 1293-1305.

32. Heilmann P., Don J., Sun T.C., RigneyD.A. Sliding wear and transfer //Wear. 1983.-V. 91.-P. 171-190.

33. Гарбар И. И. Взаимодействие микрогеометрии и структуры металлов при трении // Трение и износ. 1985. - Т. 6 - №3. - С. 458-467.

34. ГарбарИ. И., Скоронин Ю. В. Исследование структуры поверхностного слоя при трении //Машиноведение. 1974. -№6. - С. 83-87.

35. Гарбар И. И. Некоторые закономерности формирования структуры металла при трении // Трение и износ. 1981. - Т. 2 - №6. - С. 1076-1084.

36. Пинчук В. Г. Кинетика упрочнения поверхностного слоя металла при трении// Трение и износ. 1989. - Т. 10. - №3. - С. 401—406.

37. Пинчук В. Г., Шидловская Е. Г. Взаимосвязь микроструктурных изменений с кинетикой износа поверхностного слоя металла при трении // Трение и износ. 1989. - Т. 10 - №6. - С. 965-.

38. Пинчук В. Г. Структурные особенности микропластической деформации поверхностных слоев металла при трении на этапе приработки поверхностей// Трение и износ. 1996. - Т. 17 - №4. - С. 487-490.

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

40. Поверхностная прочность материалов при трении / Под. ред. Костецко-го Б. И. Киев: Техшка, 1976. - 396с.

41. Костецкий Б. И., Колесниченко Н. Ф. Качество поверхности и трение в машинах. Киев: Техшка, 1969. - 215с.

42. Надежность и долговечность машин. / Под. ред. Костецкого Б. И. Киев: Техшка, 1975.-405с.

43. Костецкий Б. И. Структурно-энергетическая приспосабливаемость материалов // Трение и износ. 1985. - №2. - С. 201-213

44. Бершадкий JI. И. О самоорганизации и концепциях износостойкости трибо-систем // Трение и износ. 1992. - Т. 13 - №6. - С. 1077-1095.

45. Бершадкий Л. И. Борис Иванович Костецкий и общая концепция в трибологии //Трение и износ. 1993. -Т. 14-№1.-С. 6-18.

46. Бершадкий Л. И. Масштабное переупорядочение структуры и энтропийные эффекты при трении и износе металлов // Сборник научных трудов «Физика износостойкости поверхности металлов». Ленинград, 1988. - С. 166-182.

47. Памяти Лазаря Иссаковича Бершадского // Трение и износ. 1992. - Т. 13 -№6.-С. 1128-1130.

48. Поляков А. А. Опыт исследования диссипативной структуры избирательного переноса в металлической пленке // Трение и износ. 1992. - Т. 13. - №2. -С. 380-402.

49. Поляков А. А. К вопросу о синергетике, деформации, износе и энтропии металлических материалов // Материаловедение и термическая обработка металлов. 1994. -№3.-С. 18-21.

50. Поляков А. А. Безызносность при трении на основе когерентного взаимодействия дислокаций // Материаловедение и термическая обработка металлов. -1992. -№8.-С. 5-10.

51. БушеН. А., КопытькоВ.В. Совместимость трущихся поверхностей. М.: Наука, 1982.-126 с.

52. Алексеев Н. М., Буше Н. А. Некоторые аспекты совместимости материалов при трении. Поверхностные процессы. // Трение и износ. 1985. - Т. 15. -№5.-С. 773-783

53. Алексеев Н. М., Буше Н. А. Некоторые аспекты совместимости материалов при трении. Поверхностные процессы. // Трение и износ. 1985. — Т. 15. -№6. - С. 965-973

54. Трение и износ. 1993. - Т. 14. - №1. - С. 19-24. И.Польцер Г, Эвелинг В, Фирковский А. Внешнее трение твердых тел, диссипа-тивные структуры и самоорганизация // Трение и износ. - 1988. - Т. 9. - №1. -С. 12-18.

55. ПольцерГ, Фирковский А., Рейнхолод В., Мюллер В. и др. Образование «третьего тела» и положительный градиент механических свойств на примере химико-механического нанесения латунного покрытия // Трение и износ.- 1992.-Т. 13. №1. - С. 67-70.

56. Фляйшер Г. Об энергетическом уровне фрикционных пар // Трение и износ.- 1987. -Т. 8.-№1.-С. 25-38.

57. Гершман И. С., Буше Н. А. Реализация диссипативной самоорганизации поверхностей трения в трибосистемах // Трение и износ. 1995. - Т. 16 - №1. — С. 61-71.

58. Панин В.Е., Гриняев Ю.П., Елсукова Т. Д., ИванчинА.Г. Структурные уровни деформации твердых тел // Известия вузов. Физика. 1982. - №6. — С. 527.

59. Панин В.Е., Лихачев В.А., Гриняев Ю.П. Структурные уровни деформации твердых тел. Новосибирск: Наука, 1985. - 229 с.

60. Структурные уровни пластической деформации и разрушения / Панин В.Е., Гриняев Ю.В., Данилов В.И. и др. Новосибирск. Сиб. Отделение, 1990. — 255 с.

61. Владимиров В. И. Проблемы физики трения и изнашивания // Сборник научных трудов «Физика износостойкости поверхности металлов». Ленинград, 1988.-С. 8-41.

62. Алексеев Н. М., Гольштейн Р. В., Осипенко Н. М. Некоторые аспекты механики разрушения границы контакта упругих тел при трении // Трение и износ. 1991. - Т. 12. - №6. - С. 965-973.

63. Алексеев Н.М., Кузьмин Н. Н., Транковская Г. Р., Шувалова Е. А. О самоподобии процессов трения и изнашивания на различных масштабных уровнях II Трение и износ. 1992. - Т. 13. - №6. - С. 161-171.

64. Физическая мезомеханика и компьютерное конструирование материалов / Под ред. В.Е. Панина. Новосибирск: Наука, 1995. — Т. 1. - 298 е., Т. 2. -320с.

65. Панин В.Е. Методология физической мезомеханики как основа построения моделей в компьютерном конструировании материалов // Изв. вузов. Физика. 1995. - № 11. - С. 6-25.

66. Панин В.Е. Современные проблемы пластичности и прочности твердых тел // Изв. вузов. Физика. 1998. - № 1. - С. 7-34.

67. Панин В.Е. Основы физической мезомеханики // Физическая мезомеханика -1998.-Т. 1. №1. - С. 5-22.

68. Панин В.Е. Синергетические принципы физической мезомеханики // Физическая мезомеханика 2000. - Т. 3. - №6. - С. 5-36.

69. Конева Н.А., Козлов Э.В., Тришкина Л.И. Классификация дислокационных субструктур // Металлофизика. 1991. - Т. 12. - № 1. - С. 49-58.

70. Рыбин. В.В. Большие пластические деформации и разрушение металлов. -М.: Металлургия, 1986. 224 с.

71. Дерюгин Е. Е., Панин В. Е., Панин С. В., Сырямкин В. И. Способ неразру-шающего контроля механического состояния объектов и устройство для его осуществления. Патент Российской Федерации №2126523. Опубл. Бюллетень изобретений №5, 20.02.99.

72. Погосян А. К., Оганесян К. В. Явление фрикционного переноса: основные закономерности и методы исследования // Трение и износ. 1986. — Т. 7.-№6-С. 998-1007.

73. Свиреденок А. И. II Трение и износ. 1987. - Т. 8. - №5 - С. 773-778.

74. Холодилов О. В. // Трение и износ. 1984. - Т. 5. - №4 - С. 637-643.

75. Пригожим И., Стренгерс И. Порядок из хаоса. М.: Прогресс, 1987. 431 с.

76. Владимиров В. И., Романов А. Е. Дисклинации в кристаллах. Д.: Наука, 1986. -224с

77. Алехин В. П. Физика прочности и пластичности поверхностных слоев материалов. М.: Наука, 1983. 280 с.

78. Akagaki Т., Kato К. II Wear. 1989. - V. 129. - Р. 303-317.

79. Кузьмин Н. Н., Шувалова Е. А., Танковская Г. Р., Муравьева Т. И. Методы анализа структур поверхностей, формирующихся в процессе трения // Трение и износ. 1996. - Т. 17. - №4. - С. 480-486.

80. Kato R. Wear mechanisms // Plenary and Invited Papers from the First World Tribology Congress New Direction in Tribology 8-12 September 1997 p-3-20.

81. KayabaT., Kato R. The adhesive transfer of the slip- tongue and wedge //ASLE Trans. 1981. -V. 24. - p. 164-174.

82. Seifert W. W., Westcott V. C. A method for the study of wear particles in lubricating oil II Wear. 1972. - V. 21. - p. 27-42.

83. Маркова Jl. В., Мышкин Н. К Диагностика трибосопряжений по частицам износа // Трение и износ. 1988. - Т. 9. - №6 - С. 1107-1117.

84. Balogh /., АН W. У. Ferrographic examination of solid particles contamination lubrication oil // Metall. 2000. -.V. 54. -.№4. - p. 731-738.

85. Квон О. К. Образование сферических частиц изнашивания в контакте скольжения со смазкой // Трение и износ. 1996. - Т. 17. - №1. - С. 58-66.

86. Григорьев А. Я., Чанг Р., Юн Е.-С., КонгХ. Классификация частиц износа по семантическим признакам // Трение и износ.- 1999. Т. 20. - №2. -С. 159-166.

87. Григорьев А. Я., Пенг Ж., Кирк Т. Б. Классификация частиц износа по текстуре поверхности с помощью матриц совместной встречаемости // Трение и износ. 1998. - Т. 19. - №5. - С. 606-615.

88. RedaA. A., BowenE. R., Westcott V. С. Characteristics of particles generated at the interface between sliding steel surface // Wear. 1975. -V. 34. - p. 261273.

89. Холодилов O.B., Сергиенко В. П., Моисеева Т. М., Левин И. А. Оценка три-ботехнических характеристик фрикционных материалов по статистическим параметрам распределения частиц износа по размерам // Трение и износ. 1997. - Т. 18. - №4. - С. 543-548.

90. Громаковский Д. Г, Логвинов Л. М., Отражий В. И. Исследование параметров частиц износа, генерируемых в процессе трения // Трение и износ. 1996.-Т. 17. - №1. - С. 95-99.

91. Костецкая Н. Б. Механизмы деформирования, разрушения и образования частиц износа при механохимическом трении // Трение и износ. 1990. — Т. 11. - №1. - С 108-115.

92. Bowen Е. R., Westcott V. С. Wear particle atlas. Final report to Naval Air Engineering Center. Lakehurst, New Jersey, Contract N00156-74-C-1682, July, 1976.

93. Daniel P., Anderson G. Wear particle atlas. Naval Air Engineering Center. Report No NAES-92-63, Telus Inc. 1982.

94. Легирование полупроводников ионным внедрением /Перевод под ред. B.C. Вавилова, В.М. Гусева. М.: Мир, 1971. - 531 с.

95. Комаров Ф.Ф., Новиков А.П., Соловьев B.C., Ширяев С.Ю. Дефекты структуры в ионно-имплантированном кремнии. Минск: Изд-во Минского университета, 1990. - 319 с.

96. Гусева М.И. Ионная имплантация в металлах // Поверхность. Физика, химия, механика. 1982. - № 4. - С. 27-50.

97. Диденко А.Н., Лигачев А.Е., Куракин И.Б. Воздействие пучков заряженных частиц на поверхность металлов и сплавов. М.: Энергоатомиздат, 1987. - 184 с.

98. Быковский Ю.А, Неволин В.Н., Фоминский В.Ю. Ионная и лазерная имплантация металлических материалов. М.: Энергоатомиздат, 1991. - 237 с.

99. Аксенов А.П., Бугаев С.П., Емельянов А.А, Ерохин Г.П., Панковец Н.Г., То-лопа А. М., Чесноков С. М. Получение широкоапертурных пучков ионов металлов // ПТЭ. 1987. - № 3. - С. 139-142.

100. Gunzel R., Brutscher J., Mandl S., MollerW. Utilization of plasma ion implantation for tribological applications // Surf. Coat. Techn. -1997. V. 96. -P. 16-21.

101. Rey D.J., Faehl R.J., Matossian J.N. Key issues in plasma-source ion implantation // Surf. Coat. Techn. 1997. - V. 96. - P. 45-51.

102. Khvesyuk V.I., Tsyganov P.A. The use of high-voltage discharge at low pressure for 3D ion implantation // Surf. Coat. Techn. 1997. - V. 96. - P. 68-74.

103. Лейман К. Взаимодействие излучения с твердым телом и образование элементарных дефектов / Перевод с англ. Г.И. Бабкина. М: Атомиздат, 1979.-296 с.

104. Кумахов М.А., Комаров Ф.Ф. Энергетические потери и пробеги ионов в твердых телах. Минск: Изд-во БГУ им. В.И. Ленина, 1979. - 319 с.

105. РисселХ., Руге И. Ионная имплантация / Перевод с нем. под ред. М.И. Гусевой. М.: Наука. 1983. - 360 с.

106. Гусева М.И. Ионная имплантация в неполупроводниковые материалы // Итоги науки и техники. Серия: Пучки заряженных частиц и твердое тело. Физические основы лазерной и пучковой технологии. М.: ВИНИТИ, 1984. -Т. 5.-С. 5-54.

107. Аброян И.А., Андронов А.Н., Титов А.И. Физические основы электронной и ионной технологии. М.: Высшая школа, 1984. - 320 с.

108. Кирсанов В.В., Суворов А.Л., Трушин Ю.В. Процессы радиационного де-фектообразования в металлах. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 272 с.

109. Распыление твердых тел ионной бомбардировкой /Выпуск II. Под ред. Р. Бериша. Перевод с англ. под ред.В.А. Молчанова. М.: Мир, 1986. - 488 с.

110. Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучками / Под ред. Дж.М. Поута, Г. Фоти, Д.К. Джекобсона. Перевод с англ. под ред. А. А. Углова. М.: Машиностроение, 1987. - 424 с.

111. Ионная имплантация и лучевая технология / Под ред. Дж.С. Вильямса, Дж.М. Поута. Перевод с англ. A.M. Евстигнеева. Под общей ред. О. В. Снитько. Киев: Наукова Думка, 1988. - 360 с.

112. Попов В. Ф., Горин Ю.Н. Процессы и установки электронно-ионной технологии. М.: Высшая школа, 1988. - 255 с.

113. Фундаментальные и прикладные аспекты распыления твердых тел / Составитель Е.С. Машкова. Перевод с англ. Е.С. Машковой. М.: Мир, 1989. -349 с.

114. Белый А.В., Макушок Е.М., Поболь ИЛ. Поверхностная упрочняющая обработка с применением концентрированных потоков энергии. Минск: Наука и техника, 1990. - 78 с.

115. Nastasi М. and Mayer J. W. Thermodynamics and kinetics of phase transformations induced by ion irradiation. North-Holland. — 1991. - 51 p.

116. Плетнев В.В. Современное состояние теории физического распыления неупорядоченных материалов // Итоги науки и техники. Серия: Распыление. / Научный редактор Ю. В. Мартыненко. М.: ВИНИТИ, 1991. - Т. 5. -С. 4-62.

117. Кучинский В.В. Распыление и изменение состава поверхности многокомпонентных материалов при ионной бомбардировке // Итоги науки и техники. Серия: Распыление. / Научный редактор Ю. В. Мартыненко. М.: ВИНИТИ, 1991. - Т. 5 - С. 63-117.

118. Комаров Ф.Ф., Новиков А.П. Ионно-лучевое перемешивание при облучении металлов // Итоги науки и техники. Серия: Пучки заряженных частиц и твердое тело. Распыление. Научный редактор Ю. В. Мартыненко. -М.: ВИНИТИ, 1993. Т. 7. - С.54-81.

119. Раджабов Т.Д., Искандерова З.А., ЛифановаЛ.Ф., Камардин А.И. Модификация свойств поверхности материалов и покрытий ионным облучением. -Ташкент: Изд-во «Фан», 1993. 201 с.

120. Абдрашитов В.Г., Рыжов В.В. Моделирование распределения примеси при ионной имплантации // Изв. вузов. Физика. 1994. - № 5. - С. 8-22.

121. Комаров Ф.Ф. Эффекты высокоэнергетической имплантации в металлы // Изв. вузов. Физика. 1994. - № 5. - С. 23-40.

122. Экштейн В. Компьютерное моделирование взаимодействия частиц с поверхностью твердого тела /Перевод с англ. М.Г. Степановой. Под ред. Е.С. Машковой. М: Мир, 1995. - 321 с.

123. NastasiM., Mayer J.W., Hirvonen J.К. Ion-Solid Interactions: Fundamentals and Applications. Cambridge: Cambridge Solid State Science Series, Cambridge University Press, - 1996. -XXVII p. - 540 p.

124. Плешивцев H.B., Бажин A.M. Физика воздействия ионных пучков на материалы. М.: Вузовская книга, - 1998. - 392 с.

125. Ghaly Mai, Nordkund Kai and AverbackRS. Molecular dynamics investigations of surface damage produced by kiloelectronvolt self-bombardment of solids // Phil. Mag. A. 1999. - V. 79. - No. 4. - P. 795-820.

126. Фазовые превращения при облучении / Под ред. В.Ф. Нолфи. Перевод с англ. М.Е. Резницкого, В.М. Устинщикова, А.Б. Цепелева. Под ред. Л.Н. Быстрова. Челябинск: Металлургия, Челябинское отделение, 1989.312 с.

127. Тюменцев А.Н. Коротаев А.Д., Бугаев С.П. Закономерности структурно-фазовых превращений в металлических сплавах при высокодозной ионной имплантации //Изв. вузов. Физика. 1994. - № 5. - С. 8-22.

128. Коротаев А.Д., Тюменцев А.Н. Аморфизация металлов методами ионной имплантации и ионного перемешивания // Изв. вузов. Физика. 1994. - № 8. -С. 3-30.

129. Potter D.I., Ahmed М., LamondS. Microstructural Developments during Implantation of Metals. Ion Implantation and Ion Beam Processing of Materials I I Materials Research Society Symposia Proceedings. 1984. -V. 27. - P. 117-126.

130. Диденко A.H., Козлов Э.В., Шаркеев Ю.П. и др. Дислокационные структуры приповерхностных слоев чистых металлов после ионной имплантации // Поверхность. Физика, химия, механика. 1989. - № 3. - С 120-131.

131. Didenko A.N., Rjabchikov A.I., Isaev G.P., Arzubov N.M., Sharkeev Yu.P. et al. Dislocation structures in near-surface layers of pure metals formed by ion implantation // Materials Science and Engineering. 1989. - V. Al 15. - P. 337-341.

132. Didenko A.N., Ligachev A.E., Sharkeev Yu.P. et al. Role of tension in micro-structure formation in pure metals affected by ion implantation // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. 1991. - V. B61. - P. 441-445.

133. Диденко А.Н., Шаркеев Ю.П., Козлов Э.В. и др. Ионная имплантация и "эффект дальнодействия" в поликристаллическом a-Fe //Металлы. — 1993. -№ 3. С. 122-129.

134. Didenko A.N., Kozlov Е. V., Sharkeev Yu.P. et al. Observation of deep dislocation structures and "long-range effect" in ion-implanted a-Fe // Surface and Coatings Technology. 1993. - V. 56. - C. 97-104.

135. Шаркеев Ю.П., Диденко A.H., Козлов Э.В. Дислокационные структуры и упрочнение ионно-имплантированных металлов и сплавов // Изв. вузов. Физика. 1994.-№ 5.-С. 92-108.

136. Шаркеев Ю.П., Гирсова Н.В., Рябчиков A.M. и др. Дислокационная структура в крупнозернистой меди после ионной имплантации // Физика и химия обработки материалов. 1996. - № 4. - С. 14-20.

137. Sharkeev Yu.P., Kozlov Е. V., Didenko A.N. et al. The mechanisms of the long-range effect in metals and alloys by ion implantation // Surface and Coatings Technology. 1996. - V. 83. -P. 15-21.

138. Шаркеев Ю.П., Колупаева С.Н., Гирсова Н.В. и др. Эффект дальнодействия в металлах при ионной имплантации // Металлы. 1998. - № 1. -С. 109-115.

139. Sharkeev Yu.P., Perry A. J., Fortuna S.V. A transmission electron microscope study of the long-range effect in titanium nitride after metal ion implantation // Surf. Coat. Techn. 1998. - V. 108-109. - P. 419-424.

140. Шаркеев Ю. П. Эффект дальнодействия в ионно-имплантированных металлических материалах: дислокационные структуры, свойства, напряжения, механизмы. Автореферат дис. .док. физ.-мат. наук. Томск.: ООП ТГАСУ, 2000.-46 с.

141. Psakhie S.G., Zolnikov К.Р., Kadyrov R.I., Rudenskii G.E., Vassiliev S.A., Sharkeev Yu.P. About Nonlinear Mechanism of Energy Transformation at Ion Implantation // J. Mater. Sci. Technol. 1999. - V. 15. - No. 6. - P. 581-582.

142. Псахье С.Г., Зольников К.П., Кадыров P.M., Руденский Г.Е., Шаркеев Ю.П., Кузнецов В. М. О возможности формирования солитонообразных импульсов при ионной имплантации // Письма в ЖТФ. 1999. - Т. 25. -Вып. 6.-С. 7-12.

143. Dearnaley G. Practical application of ion implantation // Journal of metals. -1982. -№9. -P. 18-32.

144. Oliver W.C., Hutchings R., PethicaJ.B., Paradis E.L., Shuskus A. J Ion implanted Ti-6A1-4V //Mat. Res. Symp. Proc. 1984. - V. 27. - P. 705-710.

145. Wartinella R, Chevallard G., Tosello C. Wear behavior and structural characterization of a nitrogen implanted Ti-6A-14V alloy at different temperatures //Mat. Res. Symp. Proc. 1984. - V. 27. - P. 711-716.

146. Vardiman R.G. Wear improvement in Ti-6A1-4V by ion implantation // Mat. Res. Symp. Proc. 1984. - V. 27. - P. 699-703.

147. Oblas D.W. The characterization of nitrogen implanted WC/Co //Mat. Res. Symp. Proc. 1984. - V. 27. - P. 631-636

148. Mjncoffre N. Nitrogen implanted into steels //Materials Science and Engineering. 1987. - V. 90.-P. 99-109

149. Singer I.L., Jefferies R.A. Processing steels for tribological applications by titanium implantation // Mat. Res. Symp. Proc. 1984. - V. 27. - P. 673-678.

150. Pope L.E., Yost F.C., Follstaedt D.M., Picraux S.T., KnappJ.A. Friction and wear reduction of 440C stainless steel by ion implantation // Mat. Res. Symp. Proc. 1984. - V. 27. - P. 661-666.

151. Kustas F.M., Misra M.S., Sioshansi P. Effects of ion implantation on the rolling contact fatigue of 440C stainless steel // Mat. Res. Symp. Proc. 1984. - V. 27. - P. 685-690.

152. Singer I.L., Jefferies R.A. . Friction and wear and deformation of soft-steel implanted with Ti or N11 Mat. Res. Symp. Proc. 1984. - V. 27. - P. 667-672.

153. Полещенко K.H., Поворознюк С.И., Вершинин Г.А., Орлов П.В. Износостойкость твердых сплавов системы WC-Co, модифицированных ионными пучками различной интенсивности // Трение и износ. 1998. - Т. 19. - №4. -С. 475-479.

154. Гринберг П.Б., Полещенко К.Н., Поворознюк С.И., Вершинин Г.А., Орлов П.В., Калистратова Н.П. Радиационно-энергетическая модификация триботехнических свойств инструментальных материалов // Трение и износ. 1998. - Т. 19. - №4. - С. 480-486.

155. Полещенко КН., Орлов П., Машков Ю.К., Иванов Ю.Ф., Поворознюк С.Н., Вершинин Г.А. Трибостимулированные структурные превращения в приповерхностных слоях модифицированых твердых сплавов // Трение и износ. 1998. - Т. 19. - №4. - С. 459-465.

156. Wei R. Low energy, high current density ion implantation of materials at elevated temperatures for tribological applications // Surface and Coating Technology. 1996. - V. 83. - P. 218-227.

157. Wilbur P.J., Davis J.A., WeiR., VajoJ.J., Williamson D.L. High current density, low energy, ion implantation of AISI-M2 tool steel for tribological applications // Surface and Coating Technology. 1996. - V. 83. - P. 250-256

158. Jones A.M., Bull S.J. Changing the tribological performance of steels using low energy, high temperature nitrogen ion implantation // Surface and Coating Technology. 1996. -V. 83. - P. 269-274

159. BullS.J., Jones A.M., McCabe A.R. Improving the mechanical properties of steels using low energy, high temperature nitrogen ion implantation // Surface and Coating Technology. 1996. - V. 83. - P. 257-262.

160. Панин В.Е. Слосман А.И., Колесова Н.А. Закономерности пластической деформации и разрушения на мезоуровне поверхностно- упрочненных образцов при статическом растяжении // ФММ. 1996. -Т. 82.-Вып. 2. -С.129-136.

161. Панин В.Е. Слосман А.И., Колесова Н.А. О механизмах фрагментации на мезоуровне при пластической деформации поверхностно- упрочненных образцов хромистой стали// ФММ. 1997. - Т. 84. - Вып. 2. - С. 130-135.

162. Панин В.Е., Панин С.В. Мезомасштабные уровни пластической деформации поликристаллов алюминия // Изв. Вузов. Физика. 1997.-Вып. 40. -С. 31-39.

163. Панин С.В., Кашин О.А., Шаркеев Ю.П. Изучение процессов пластической деформации на мезомасштабном уровне инструментальной стали, поверхностно упрочненной методом электроискрового легирования. Физическая мезомеханика. 1999. -Т. 2. - №4. - С. 75-85.

164. Панин С.В, Дураков В.Г. Прибытков Г.А. Мезомеханика пластической деформации и разрушения низкоуглеродистой стали с высокопрочным деформируемым покрытием // Физическая мезомеханика. 1998. -Т. 1. - № 2. - С. 51-58.

165. Быдзан А.Ю., Панин С.В., Почивалов Ю.И. Механизм формирования ме-зоскопической деформационной структуры в образцах поликристаллических материалов при знакопеременном плоском изгибе // Физическая мезомеханика. 2000. - Т. 3. - № з. - С. 43-52.

166. Панин С.В., Нойманн П., Байбулатов Ш.А. Исследование разития пластической деформации на мезоуровне интерметаллического соединения N163AI37 при сжатии // Физическая мезомеханика. 2000. - Т. 3. - № 2. - С. 99-115.

167. Панин С.В. Исследование пластической деформации и разрушения поликристаллических материалов на основе алюминия методами технического зрения. Автореф. дис. .канд. техн. наук. - Томск: ИФПМ СО РАИ, 1997. -20 с.

168. Реутов В. Ф. Получение образцов из массивных объектов для электрон-номикроскопических исследований. // Заводская лаборатория. -1970.-№3,-С. 304-305

169. Реутов В. Ф., Фархутдинов К. Г. Устройство для струевой электрополировки радиоактивных образцов для просвечивающей электронной микроскопии // Заводская лаборатория. 1978. - №5. - С. 552-554.

170. Powder Diffraction File Data Cards, Inorganic Sections, Sets 1-34, American Society for Testing Materials, Swarthmore, PA, p. 1948-1984.

171. Салтыков С.А. Стереометрическая металлография — М: Металлургия, 1970.-376с.

172. Новиков И.И. Теория термической обработки металлов.-М. Металлургия, 1978.-392 с.

173. Лахтин В.М. Металловедение термическая обработка металлов. — М.: Металлургия, 1977. 407 с.

174. Курдюмов В.Г., Утевский Л.М., Энтин Р.И. Превращения в железе и стали. М.: Наука, 1977. - 236 с.

175. Берштейн МЛ., Займовский В.А., Капуткина Л.М. Термомеханическая обработка стали. М.: Металлургия, 1983. - 479 с.

176. Тушинский Л.И., Батаев А.А., Тихомирова Л.Б. Структура перита и конструктивная прочность стали. Новосибирск: ВО Наука, 1993. - 280 с.

177. Козлов Э. В. Градиентные структуры в сталях и сплавах // Изв. вузов. Черная металлургия. 2003.

178. Голыимидт X. Дж. Сплавы внедрения. Ч. 1. Пер. с анг. М.: Мир, 1971. — 424 с; Ч. 2.-1971.-464 с.

179. Эндрюс К., ДайсонД., Киоун С. Электронограммы и их интерпретация. М.: Мир, 1971.-256 с.

180. Андриевский Р.А., Глейзер A.M. Размерные эффекты в нанокристалличе-ских материалах. 1. Особенности структуры. Термодинамика. Фазовые равновесия. Кинетические явления. //ФММ. 1999. — Т. 88. - № 1. - С. 50-73.

181. Коршунов Л.Г. Структурные превращения при трении и износостойкость аустенитных сталей. //ФММ. 1992. - № 8. - С. 3-21.

182. Коршунов Л.Г., Макаров А.В., Черненко Н.Л. Структурные аспекты износостойкости сталей мартенситного класса //ФММ. 1994. - Т. 78. - № 4. -С. 128-146.

183. Тарасов С.Ю., Колубаев А.В. Структура поверхностных слоев трения сплава 36НХТЮ //Изв. вузов. Физика. 1991. - №8 - С. 9-12.

184. Tarasov S. Yu., Kolubaev А. V. Effect of friction on subsurface layer microstruc-ture in austenitic and martensitic steels // Wear. 1999. - V. 231. - P. 228-234.

185. Легостаева E. В., Панин С. В. Исследование трения и износа ионно-имплантированной стали // Материалы Всероссийской конференции молодых ученых "Материаловедение, технологии и экология на рубеже веков". 5-8 декабря 2000 г., Томск, Россия. С. 137-141.

186. Sharkeev Yu.P., Legostaeva E.V., PaninS.V., Gritsenko B.P. Experimental investigation of friction and wear of Mo ion implanted ferritic/ pearlitic steel // Surface and Coatings Technology 2002. - V. 158-159. - 674-679.

187. Легостаева E. В., Шаркеев Ю. П. Закономерности и механизмы износа феррито-перлитной стали, имплантированной ионами молибдена // Трение и износ- 2002. Т. 23. - № 5. - С. 529-536.

188. Костецкая Н.Б. Динамика двухступенчатой приработки трущихся сопряжений машин //Трение и износ. 1993. — Т.14. - №.1 - С. 112-120.

189. Горский В. В. Масштабный скачок и формирование аморфно-кристаллических сплавов в явлении структурной приспосабливаемости металлов при трении в активных средах. // Трение и износ.- 1993. -Т. 14.-№ 1. С.34-41.

190. Батаев В. А., Батаев А. А., Тушинский Л.И., Которое С. А., Суханов Д. А. Ротационный характер пластического течения в стали с гетерофазной структурой // Вестник ТГУ. 2000. - Т. 5. - Вып. 2-3. - С.289-291.

191. Белый А. В., Кукареко В. А., Шаркеев Ю. П., Панин С. В., Легостаева Е. В. Поверхностная инженерия и трибологические свойства имплантированной ионами азота стали 40Х // Трение и износ- 2002. Т. 23. - №3. -С. 268-280.

192. Рапопорт Л. С. Уровни пластической деформации поверхностных сллло-ев и связь их процессами изнашивания // Трение и износ- 1983. Т. 4. - №1. -С. 121-131.

193. Панин В.Е. Физическая мезомеханика поверхностных слоев твердых тел // Физическая мезомеханика 1999. - Т. 2. - №6. - С. 5-23.

194. Панин В.Е. Поверхностные слои нагруженных твердых тел как мезоско-пический уровень деформации // Физическая мезомеханика 2001. — Т. 4. -№6. - С. 5-22.

195. Панин В.Е, Колу баев А. В., Слосман А. И., Тарасов С,Ю., Панин С. В., Шаркеев Ю.П. Износ в парах трения как задача физической мезомеханики. // Физическая мезомеханика . 2000. - Т. 3. - № 1. - С. 67-74.

196. Ю.М. Лахтин Ю.М., Коган ЯД., Шпис Г.И., Бемер 3. Теория и технология азотирования. М: Металлургия, 1991. 320 с.