влияние многокомпонентных и многослойных покрытий на процессы трения и износа

УДК 669.01:539.538 ВЛИЯНИЕ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ И МНОГОСЛОЙНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ПРОЦЕССЫ ТРЕНИЯ И ИЗНОСА В.М. Береснев Научный физико-технологический центр МОН и НАН Украины (Харьков) Поступила в редакцию 23.11.2004 В данной работе приведены результаты исследований триботехнических характеристик многокомпонентных: Ti-Cu-N, Ti-Al-N, многослойных: TiN+б-Ti, TiN+TiC, TiC+TiN, TiN+БрАЖ9-4 покрытий. Исследования показали, что для некоторых покрытий включающий мягкий компонент обнаружено существование эффекта избирательного переноса. Показано, что устойчивое протекание нормального трения и износа обеспечивается за счет нанесения на рабочие поверхности многокомпонентных и многослойных покрытий. ВВЕДЕНИЕ Трение твердых тел представляет собой совокупность физико-механохимических, тепловых, электрических процессов, протекающих в тончайших поверхностных слоях при контактном взаимодействии материалов. Для изучения внешнего трения, в работах [1, 2, 3] использовались микроскопические характеристики пластической деформации, при этом трение рассматривалось, как результат пластического деформирование тонких слоев металла. В работах [4, 5] для изучения напряженно-деформируемого состояния поверхностных объемов трущихся тел авторы использовали дислокационную теорию пластичности. Исходя из обширного опубликованного экспериментального материала по изучению напряженно-деформируемого состояния поверхностных объемов трущихся тел различных материалов можно сделать вывод, что в тончайших поверхностных слоях 1,0 ÷ 10 нм происходит интенсивная и направленная деформация, в нижележащих слоях (100 и более мкм) имеет место волновой механизм распространения пластической деформации [6]. Пластическая деформация существенно изменяет физико-химическую активность поверхностных слоев контактирующих материалов. Роль этой активности в процессах трения и износа, а также изучения влияния граничного слоя смазки на механизм деформирования поверхностных слоев металла, рассмотрено в работах [7, 8]. 214 Активация деформируемых объемов металла определяет кинетику протекания адгезионных процессов в зоне контактного взаимодействия трущихся металлов, следовательно, изменяя адгезионную активность материала, можно управлять процессами трения. Анализ теоретических представлений, а также экспериментального материала позволил предложить следующий принцип управления трением и износом. С одной стороны – это наличие устойчивого граничного слоя смазки, как наиболее простого способа управления. С другой стороны модификация поверхностных слоев специальными легирующими элементами или нанесение многофункциональных (многокомпонентных, многослойных, композиционных) покрытий, что обеспечивает устойчивость протекание процессов нормального трения и износа при оптимальных значениях сил трения и скорости износа. Исходя из этого, целью настоящей работы является минимизации нормального износа за счет нанесения многослойных, многокомпонентных покрытий на рабочие поверхности узлов трения. МАТЕРИАЛЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ Многокомпонентные, многослойные покрытия получали на установке «Булат». В качестве испаряемых материалов использовался титан марки ВТ-1-00, бронза БрАЖ9-4, медь ФІП ФИП PSE т. 2, № 4, vol. 2, No. 4 В.М. БЕРЕСНЕВ марки М1-00, алюминий AВ-000. Осаждение покрытий про