Применение рентгеновских методов исследования в трибологии

Рентгеновские методы исследования занимают ведущее место в изучении изнашивания как по своим возможностям, так и по сложившейся практике применения.

Наиболее известные результаты исследования этих процессов на поверхностях трения сплавов черных и цветных металлов были выполнены в 50-х - 70-х гг. Ю.С. Терминасовым, И.М. Любарским, Л.С. Палатником, Л.М. Рыбаковой, Л.И. Куксеновой, В.П. Алехиным и другими учеными. Наибольшее внимание в рентгеновских исследованиях вначале занимала диффузия и ее роль в развитии повреждаемости и разрушения поверхностей как фундаментальный процесс, определяющий кинетику и механизмы превращений в материале трущихся пар, отличающихся элементным составом, различным уровнем растворимости компонентов и структурным состоянием.

Приведем типичную картину перестройки структуры материала при схватываниях, установленную И.М. Любарским. На рис. 4.9. показано, что в момент схватывания и задира наблюдается резкое изменение ширины интерференционных линий a и g фазы и соответственно количества аустенита.

Как видно на диаграмме, в слое толщиной 3-4 мкм материал почти полностью аустенизируется до 80-90 % g фазы, но при дальнейших испытаниях возрастает количество a фазы, что характерно для поведения пластичных материалов и их a Û g превращений.

Из работ К. Накоямо (рис. 4.10) приведем полученный с помощью рентгенов-ского микроанализа результат изменений в поверхностном слое концентрации твердых растворов меди с Zn, Al, Ni и Ge при шлифовании и отжиге: кривая 1 - после шлифования, 2 - после отжига. Как видно, перестройка состояния при трении является кардинальной.

а		б
Р и с. 4.10. Результаты рентгеновского микроанализа элементарного состава при обработке поверхностей шлифованием по данным К.Накоямо. Изменение интенсивности отражений Zn Ka (a) и Al Ka (б) в поверхностных слоях медных сплавов (изменение концентраций легирующих элементов):
1 - после шлифования; 2 - после отжига (J – интенсивность интерференционной линии испытываемого; J0 – отожженного образца)

Л.М. Рыбаковой и Л.И. Куксеновой установлены интенсивные диффузионные процессы как на этапе приработки, так и в процессе установившегося изнашивания.

Так, например, при трении латуней в среде глицерина количество цинка на поверхности (от 10 до 37% на разных марках в исходном состоянии) уменьшается вплоть до полного ухода, и на их месте образуется пленка меди толщиной 1-2 мкм, (рис. 4.11).

Этот результат иллюстрирует механизм эффекта избирательного переноса меди.

Обратная ситуация наблюдается при трении алюминиевой бронзы в смазке ЦИАТИМ-201. Здесь пленка меди не возникает. Зачастую рентгеновские методики используются для оценки характера изнашивания. Рассмотрим ряд примеров применения этого подхода, реализованных в Самарском техническом университете при поддержке и консультациях одного из основоположников отечественной рентгенографии в физическом металловедении профессора, д-ра техн. наук Терминасова Ю.С.