Регистрация / Вход
Прислать материал

14.586.21.0026

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.586.21.0026
Тематическое направление
Индустрия наносистем
Исполнитель проекта
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский государственный технический университет"
Название доклада
In-situ исследование быстропротекающих структурных превращений в меди в процессе трения с использованием синхротронной микродифрактометрии
Докладчик
Батаев Анатолий Андреевич
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Цель проекта заключается в изучении структурного состояния металлических сплавов непосредственно в процессе изнашивания с использованием микродифрактометрии синхротронного излучения с высоким временным разрешением. В предлагаемом эксперименте предполагается получение новых знаний об изменениях структуры, происходящих в условиях сухого трения в меди. Полученные результаты позволят детально изучить эволюцию дислокационной структуры в модельном материале и создать модель поведения структуры на различном уровне в процессе изнашивания.
Для достижения поставленной цели выполняются следующие задачи:
1. Разработка и изготовление экспериментальной установки для проведения исследований на линии синхротронного излучения.
2. Проведение in-situ исследований на базе Европейского центра синхротронного излучения (микрофокусная линия ID13) на медных образцах.
Актуальность и новизна исследования
Разрушение металлических материалов является кинетическим процессом, развивающимся в течение определенного времени. Часто разрушение сопровождается трением и изнашиванием. Общепризнано, что процесс разрушения материалов при изнашивании происходит из-за постепенного накопления дефектов кристаллической структуры, перестройке дислокационной структуры и зарождении трещин и их роста в сочетании с отделением частиц износа. Тем не менее, получение объективной информации на всех этапах процесса износа материала является сложной задачей. Одним из недостатков исследования ex-situ является необходимость прерывания процесса трения, извлечения образца из машины трения и его подготовки для структурных исследований. Таким образом, используя ex-situ методы, такие как световая и/или просвечивающая электронная микроскопия, можно выявить только изменения, произошедшие в паре трения к определенному времени. Одним из эффективных способов решения данных проблем является применение рентгеновской дифрактометрии непосредственно в процессе трения с использованием синхротронных источников.
Описание исследования

Для выполнения проекта разработана экспериментальная установка, позволяющая изменять режимы трения (скорость трения, нагрузку) и испытывать материалы различного типа, совместимая с оборудованием на линии синхротронного излучения ID13. При помощи данной установки методом in-situ будут изучены процессы эволюции структуры модельного материала – технической меди при трении. Трение будет осуществляться при фрикционном контакте диска в качестве испытуемого материала и индентора. Индентор представляет собой цилиндрический стержень, выполненный из быстрорежущей стали Р6М5 и имеющий твердость 64 HRC. Состояние структуры материала будет непрерывно контролироваться при вращении диска. Удельная нагрузка в зоне контакта будет варьироваться от 20 до 70 МПа. Для получения равновесной структуры с минимальным количеством дефектов образцы меди будут предварительно отожжены при температуре 600 ºC в течение 2 часов. Структурное состояние материалов будет характеризоваться типом и параметрами кристаллической решетки, а также текстурой поверхности образца. Искомые параметры будут определяться при проведении рентгеновских микродифракционных экспериментов с высоким временным разрешением, проводимых на линии ID13.

Результаты исследования

В ходе выполнения первого этапа проекта на данный момент получены следующие результаты. Разработана и изготовлена экспериментальная установка для проведения in-situ исследований на линии синхротронного излучения. Разработана программа и методика проведения экспериментальных in-situ исследований структуры с использованием синхротронной микродифрактометрии, а также методики проведения атомносиловой микроскопии, оптической интерферометрии и трансмиссионных электронномикроскопических исследований поверхностных слоев материалов после трения. В декабре планируются in-situ эксперименты исследования структуры поверхностных слоев образцов из меди при помощи синхротронной микродифрактометрии на линии ID13 ESRF. Полученные в ходе эксперимента результаты позволят установить последовательность и кинетику структурных изменений (накопление дислокаций, фрагментирование структуры), происходящих при сухом трении в модельном материале. 

Практическая значимость исследования
Результаты, полученные при выполнении проекта, будут востребованы при разработке различных узлов трения в таких областях, как машиностроение, тракторостроение и т.п. Их использование обеспечит повышение эксплуатационных характеристик материалов, входящих в пары трения, таких как износостойкость и долговечность.
Разработанная установка по окончании проекта будет доступна для использования всеми научными группами, интересующимися структурными перестройками, происходящими в процессе трения.

Постер

Poster_0026.ppt