Eng
Главная Научная база Общие принципы взаимодействия ТСК-СМ с поверхностями трения
Последний документ


Патент № 2415176


Научное руководство



Зуев Валерий Владимирович

Доктор геол.-минер. наук, академик РАЕН, автор четырех научных открытий, в которых выявлены новые энергетические подходы к объяснению и предсказанию физико-химических свойств минеральных и других кристаллических веществ

Рекомендательное письмо...


Кто на сайте
Сейчас 29 гостей онлайн
Общие принципы взаимодействия ТСК-СМ с поверхностями трения

Общие принципы взаимодействия ТСК-СМ с поверхностями трения

Процессы, происходящие при контакте трибоструктур с поверхностями трения, представляют собой взаимодействие возникающих и имеющихся на поверхностях трения оборванных атомных связей с активными связями элементов композиции ТСК-СМ, изначально представленных тонкодисперсными базовыми частицами слоистого силиката размерностью 0,5-20 мкм с тонкими, от 10 до 500 нанометров, включениями маршаллитов. В силикате имеющиеся силоксановые (мостиковые) связи Si‑O‑Si, вследствие высокотехнологичного тонкодисперсного измельчения разрываются таким образом, чтобы число нескомпенсированных оборванных связей было как можно большим. Связи Si-O- и Si-O° являются активными акцепторами водорода H+ или H°. При их взаимодействии образуются скомпенсированные силанольные группы Si-OH. Таким образом, вводя в смазку тонкоизмельчённый слоистый силикат, обладающий большой удельной поверхностью и большим числом оборванных силоксановых связей, мы создаём за их счёт условия для связывания находящегося в зоне трения активного водорода, то есть препятствуем его взаимодействию с металлом и предотвращаем водородный износ последнего.

Наличие включений маршаллитов обуславливает (стимулирует) адгезиозное взаимодействие силикатного модификатора с металлической поверхностью узла трения, способствуя образованию антифрикционных плёночных зеркал скольжения. Кроме того, маршаллиты также адсорбируют водород, но уже связанный с механизмом Fe3+. График демонстрирует эффект применения серпентинитовых ММТ в смазке солидола, заключающийся в значительном (почти двукратном при применении серпентинита «Б») снижении коэффициента трения.

Зависимость коэффициента трения от нагрузок при испытаниях смазок на основе солидола на машине трения в паре сталь-чугун

Использование слоистых силикатов особенно эффективно в узлах трения с максимальными нагрузками, отличающихся высокими температурами и давлением. Так при температуре 600-700°C при термическом разложении силикатов мы получаем тонкодисперсный форстерит Mg2SiO4 и кремнезём SiO4, или форстерит и энстатит MgSiO3. При температуре 850°C на поверхности трения образуется амфибол Mg7[Si8O22](OH)2 и периклаз MgO, далее при температуре 950°C получаем форстерит – 60%, клиноэнстатит – 8% , Fe-регнудит – 1% , гематит – 17% , периклаз – 13%, коэсит – 1%, а выделяющаяся при этом вода является средой катализатором.

В процессе разложения тонкодисперсные частицы композиционного материала, агрегатированные из разных химических элементов, преобразуются в наночастицы новых химических элементов, которые, взаимодействуя между собой, частично или полностью также преобразуются в новые химические элементы и образуют новые связи.

В результате взаимодействия всех нанокомпонентов композиции на поверхности трения образуется минеральная плёнка из более энергоплотных минеральных соединений, то есть представляющая более твёрдые и прочные фазы по сравнению с исходными минералами. Такая пленка обладает и более сильными атомными связями, что кроме снижения коэффициента трения и упрочнения поверхности в 1,3-1,5 раза делает её крайне устойчивой при работе на истирание и, соответственно, предотвращает задиры поверхностей.

В таблице показан износ наиболее твердой детали узла трения – стали при использовании в смазках серпентинитовых ММТ.

Коэффициенты трения и износ деталей узлов трения при триботехнических испытаниях солидоловой смазки с добавками серпентинитов

Согласно выводам академика РАН Н.П. Юшкина, нано- и тонкодисперсные материалы продуктов разложения силиката (в значительной степени аморфезированные) заполняют микропоры, микротрещины, различного рода дефекты, вакансии и др. на поверхностях узла трения, что также приводит к их упрочнению. Следует обратить внимание на существенную разницу в относительной твёрдости новообразованных минеральных фаз – около 6-7 по Моосу и материалами узла трения стали – 4-5 по Моосу.

Дополнительно, сильный разогрев узла трения при больших нагрузках может «гаситься» эндотермической реакцией разложения находящихся в зоне трения сложных минеральных композиций, что приводит к механической и энергетической стабилизации, способствуя увеличению ресурса.