Предисловие редактора перевода .................... 7
Предисловие автора к русскому изданию................ 9
Глава 1. Идеальная поверхность твердого тела............. 11
1.1. Межатомные связи..................... 13
1.2. Кристаллическая структура.................. 16
1.3. Электронная структура поверхностей............. 20
1.4. Поверхностная энергия................... 21
1.5. Плоскости спайности..................... 22
1.6. Прочность твердых тел на разрыв.............. 23
1.7. Прочность твердых тел на сдвиг............... 24
1.8. Реальная поверхность.................... 26
1.9. Поверхностные дефекты................... 26
1.10. Атомы внедрения и замещения............... 28
1.11. Дислокации ........................ 29
1.12. Напряженно-деформированное состояние поверхностей .... 35
1.13. Влияние границ зерен................... 37
1.14. Процессы упорядочения................... 40
1.15. Поверхностная сегрегация.................. 41
1.16. Взаимодействие поверхностей с окружающей средой..... 49
Список литературы..........................• 58
Глава 2. Поверхности трения...................... 60
2.1. Шероховатые и гладкие поверхности............. 63
2.2. Атомарная структура поверхностей трения.......... 77
2.3. Металлургические эффекты.................. 84
2.4. Химический состав поверхностей »трения........... 90
Список литературы.......................... 93
Глава 3. Адгезионное взаимодействие твердых тел........... 95
3.1. Расщепление твердых тел.................. 95
3.2. Эффекты, обусловленные поверхностной энергией....... 96
3.3. Влияние поверхностной сегрегации на адгезионное взаимодействие ...........................,_. 115
3.4. Адгезия и чистота поверхности................ 121
3.5. Адгезия полимеров.................... . 125
Список литературы . ......................... 134
Глава 4. Трение твердых тел...................... 136
4.1. Физическая природа поверхностей трения........... 143
4.2. Металлургические эффекты . ............... • 151
4.3. Роль кристаллографической ориентации материалов...... 157
4.4. Влияние границ зерен.................... 162
4.5. Изменение кристаллической структуры при трении...... 164
4.6. Влияние зонной структуры материала............ 168
4.7. Предел текучести на сдвиг.................. 169
4.8. Влияние легирующих элементов на трение.......... 171
4.9. Процессы упорядочение-разупорядочение........... 174
4.10. Химия трения........................ 176
4.11. Реакции замещения на поверхности...... ...... 189
4.12. Влияние механической активации на химическщ свойства поверхностей......................... 191
Список литературы.......................... 201
Глава 5. Изнашивание твердых тел.................. 203
5.1'. Напряженное состояние контакта............... 203
5.2. Плотность дислокаций в контактирующих телах........ 205
5.3. Зарождение дефектов.................... 207
5.4. Взаимосвязь деформации и плотности дислокаций....... 210
5.5. Режимы изнашивания.................... 213
5.6. Виды изнашивания...................... 213
5.7. Адгезионное изнашивание.................. 215
5.8. Абразивное изнашивание................... 235
5.9. Коррозионное изнашивание.................. 247
5.10. Эрозионное изнашивание.................. 254
5.11. Усталостное изнашивание.................. 258
5.12. Фреттинг.......................... 262
5.13. Кавитация......................... 264
Список литературы.......................... 265 '
Глава 6. Смазка твердых тел...................... 267
6.1. Роль молекулярной структуры в смазочном действии..... 268
6.2. Состояние поверхности и смазочное действие......... 274
6.3. Химическое состояние поверхности.............. 276
6.4. Роль окружающей среды в смазочном действии ....... 279 ;
6.5. Концентрация смазочного вещества на поверхности и смазоч- s ное действие........................ 282
6.6. Влияние окружающей среды на концентрацию смазочных веществ........................... 287
6.7. Роль механических эффектов в смазочном действии...... 290 j
Список литературы.......................... 299
Глава 7. Влияние пленок на механические свойства поверхности твердых
тел............................. 300 \
7.1. Эффект Крамера....................... 301 i
7.2. Эффект Роско........................ 303 ]
7.3. Эффект Иоффе....................... 305 •
7.4. Эффект Ребиндера...................... 306 :
7.5. Суммирование поверхностных эффектов........... 308 \
Список литературы.......................... 310 i
Глава 8. Твердосмазочные покрытия.................. 312 I
8.1. Графит и дисульфид молибдена............... 316 j
8.2. Прочие твердосмазочные вещества.............. 319 '';
8.3. Нанесение твердосмазочных покрытий методом плазменной ' технологии.......................... 323 j
Список литературы.......................... 346 \
Список дополнительной литературы .................. 348 j
Именной указатель........................... 350 >|
Предметный указатель......................... 355 |
i
ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА *
Последние два-три десятилетия во всех промышленно-развитых странах характеризуются усилением внимания к проблемам трения и износа, вредные последствия которых оцениваются безвозвратной потерей 5—10% национального валового продукта ежегодно. Актуальность .этой проблемы возрастает и вследствие бурного развития космонавтики и авиации, энергетики, электроники и транспорта. Необходимость решения новых, высоких по уровню и сложности, триботехнических проблем потребовала существенного развития фундаментальных исследований, связанных с изучением структурных изменений, происходящих на поверхностях контакта взаимодействующих тел. При этом наиболее актуальные в теоретическом аспекте задачи возникли в оценке роли адгезии, в исследовании природы и механизма ее многогранного проявления в поверхностных процессах. Возможность их решения стала реальной только благодаря объединенным усилиям ученых разных специальностей — физиков, химиков, механиков и машиностроителей на основе привлечения новейших физических и физико-химических методов структурного анализа, математических методов моделирования и обработки экспериментальных данных с использованием вычислительной техники.
Новые результаты и тенденции развития современной теории адгезии и трибологии нашли отражение в ряде монографий, вышедших в свет в нашей стране и за рубежом. Среди них обращает на себя внимание предлагаемая читателю в переводе на русский язык работа Д. Бакли «Поверхностные явления при адгезии и фрикционном взаимодействии». Доктор Д. Бакли уже многие годы плодотворно работает в одной из ведущих трибологических лабораторий Исследовательского центра им. Льюиса (НАСА), г. Кливленд, США. Его взгляды на природу адгезии и структурные превращения, происходящие при фрикционном взаимодействии твердых тел, базируются на тщательных экспериментах, выполняемых с привлечением оже-спектроскопии, ионной микроскопии и других тонких методов анализа. Для специалистов-практиков несомненный интерес представляют результаты исследований и рекомендации по технологическим методам управления адгезионными и фрикционными характеристиками поверхностей.
Однако хотелось бы отметить, что в предлагаемой читателям
книге вне обсуждения ряда интересных научных и практических результатов остались многие основополагающие работы советских авторов, опубликованные в последние годы в СССР в виде монографий и статей в периодических изданиях, и в частности, в общесоюзных академических журналах «Трение и износ» и «Поверхность. Физика, химия, механика».
Поэтому с согласия д-ра Д. Бакли мы дополнили перевод некоторыми важными литературными ссылками на работы советских авторов, относящиеся к теме перевода. В связи с дискуссионностью некоторых положений автора, соответствующие места книги снабжены примечаниями редактора перевода.
Мы надеемся, что предлагаемая читателям книга будет полезна не только ученым и инженерам, но и аспирантам, студентам высших технических учебных заведений.
А. И. Свириденок
ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРА К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ
Природа поверхности в большой мере определяет адгезию и фрикционное взаимодействие твердых тел. Это положение можно иллюстрировать целым рядом ярких примеров. Так, даже частичное покрытие поверхности твердого тела монослоем адсорбированных атомов или молекул существенно сказывается на адгезии и трении. Всего лишь 1 % легирующего элемента, содержащегося в материале, при сегрегации его к поверхности может определять износостойкость данного материала. Малые количества присадок в смазочных материалах, взаимодействуя с поверхностью твердых тел, эффективно защищают их от адгезионного изнашивания и схватывания.
Исторически сложилось так, что исследования в области триботехники выполнялись в основном инженерами-механиками и химиками. Первоначальной их целью было понимание механики контактного взаимодействия с учетом нагрузочно-скоростных параметров, геометрии контакта и объемных механических свойств твердых тел. В области смазочного действия основное внимание уделялось стабильности молекулярной структуры, смазочной способности и химии присадок.
Примерно 25 лет назад стало возможным использование таких методов анализа, как дифракция медленных электронов и оже-спектроскопия, для выявления структуры и химического состава тончайших поверхностных слоев твердых тел. Эти методы использовались специалистами для .изучения как чистых, так и содержащих примеси поверхностей. Для автора этой книги стало очевидным, что указанные методы анализа могут быть успешно использованы в фундаментальных исследованиях свойств поверхностей в процессах трения, изнашивания и смазки. Аналитические приборы могут при этом быть встроены в установку для триботехни-ческих испытаний, позволяя проводить анализ непосредственно в процессе трения.
С тех пор как появились методы анализа поверхностных слоев для специалиста в области трения и изнашивания стало возможным использование многих аналитических приборов. Целью этой книги являлось ознакомление специалистов с некоторыми из этих приборов, равно как и с традиционными методами, применяемыми для изучения поверхностей. В книге обсуждаются возможности аналитических методов и объем информации,
Цена: 150руб.
