236

Колесников И. В. и др.

Журнал прикладной химии. 2019. Т. 92. Вып. 2

УДК 620.22:621.8+06

К ВОПРОСУ О МИКРОСКОПИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ

ДИФФУЗИОННЫХ И СЕГРЕГАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ

В ТЯЖЕЛОНАГРУЖЕННЫХ ТРИБОСИСТЕМАХ

Ростовский государственный университет путей сообщения, Ростов-на-Дону

* E-mail: esnovickov@gmail.com

Поступила в Редакцию 25 мая 2018 г.

После доработки 4 декабря 2018 г.

Принята к публикации 10 декабря 2018 г.

Рассмотрено построение модели процесса изнашивания, которая должна не только учитывать

сложную многоуровневую организацию процесса, но и разработать рекомендации по созданию усло-

вий перехода от разрушительного процесса к созидательному при трении металлополимерных пар.

Установлена взаимосвязь диффузионных и трибоэлектрических процессов с механизмом водородного

изнашивания. Проведен квантово-химический расчет энергии распада сегрегационных комплексов для

всех химических элементов из пяти периодов таблицы Менделеева с порядковым номером от 1 до 54 и

показано, что одни сегрегированные атомы упрочняют связь между кристаллами в железе, а другие

способствуют их разупрочнению. Разработаны способы триботехнической модификации стальных

образцов и проведены испытания влияния нового метода модификации поверхности стали на ее

триботехнические характеристики.

Ключевые слова: трибология, диффузия, сегрегация, трибонаводороживание, износостойкость, ком-

пьютерное моделирование.

DOI: 10.1134/S0044461819020154

По современным представлениям процессы тре-

висимости от масштабного уровня рассматриваемого

ния и изнашивания определяются характером изме-

объема. Если по мере возрастания геометрического

нений, происходящих в тонких приповерхностных

масштаба изнашивания выделять уровни структур-

слоях контактирующих материалов. Среди большого

ных изменений (атомно-молекулярный, микро-, ме-

количества гипотез и концепций наибольшей универ-

зо-, структурный и макроскопический), то процессы

сальностью, широкими возможностями для моде-

изнашивания на каждом из них будут определяться

лирования и обобщения отличается энергетический

разными комплексами характеристик, описывающих

подход к описанию фрикционных явлений. Это и

сопротивление изнашиванию.

понятно, так как подавляющая часть затрачиваемой

Учет структурных уровней принципиально из-

при трении и изнашивании механической работы

меняет подход к моделированию процессов трения,

превращается в тепловую энергию. Высокие плот-

вызывая необходимость не только использовать фи-

ности теплового воздействия могут способствовать

зические модели, различающиеся по своей природе и

переходу материалов в контактных микрообъемах из

последовательно сменяющие друг друга, но и рассма-

твердого в жидкое, газообразное и даже плазменное

тривать одновременно несколько связанных моделей

состояния. Более того, температура является главным

разного масштабного уровня.

«соучастником» большинства структурных превра-

По методам исследования сейчас выделяют четы-

щений на поверхности трения, активизирует обра-

ре основных масштабных уровня:

зование микротрещин, трибохимические реакции,

— микроскопический с характерными размерами

формирование «третьего тела».

длиной l_m = (1-3)b и объемом V_m до (100-1000)V_a

При этом понятно, что структурные изменения,

(b — вектор Бюргерса, V_a — объем атома);

происходящие в материале, будут различными в за-

К вопросу о микроскопических исследованиях диффузионных и сегрегационных процессов...

237

— мезоскопический, или уровень дислокацион-

сильно выраженное подбарьерное туннелирование

ных субструктур, с размерами l_sub = 0.1-3 мкм и объ-

позволяет надеяться на обнаружение квантовой диф-

емами от 10^-2 до 10 мкм³;

фузии — как некогерентной (туннелирование с воз-

— структурный уровень, совпадающий в поликри-

буждением фононов), так и чисто когерентной (тун-

сталлах с уровнем размеров зерна, l_st = 20-200 мкм;

нелирование без возбуждения фононов).

для монокристаллов это может быть уровень, свя-

Водород, диффундирующий в металл, может ра-

занный с группами дислокационных субструктур,

дикально изменить свойства последнего. И здесь речь

например блоков;

идет не только о проявлении сверхпроводимости или

— макроскопический уровень с характерным

сильнейшей перестройке магнитных свойств металла,

размером l_M (l_M ≥ 10l_st), на котором структурные

но и (главное для трибологов) об изменении механи-

неоднородности пластической деформации уже не-

ческих и поверхностных характеристик металличе-

существенны.

ского контртела.

Основная задача современной трибологии заклю-

В последнее время интенсивно развиваются физи-

чается в построении модели процесса изнашивания,

ка и физическая химия поверхностных явлений. Надо

которая должна учитывать сложную многоуровневую

сказать, что изучение взаимодействия водорода с

организацию процесса, в котором помимо механи-

поверхностью металла представляет одно из интерес-

ческого взаимодействия, тепловой напряженности,

нейших направлений в этой области. Здесь следует

электризации, образования пленок переноса присут-

выделить по меньшей мере два аспекта. С одной сто-

ствуют и такие явления, происходящие на микроуров-

роны, это развал молекулы водорода за счет взаимо-

не, как диффузионные и сегрегационные. Особенно

действия с хвостами электронной плотности металла

это актуально для металлополимерных трибосопря-

и адсорбция на поверхности в атомарном состоянии.

жений. Обусловлено это тем, что специфика полимер-

С другой — возникающая на фоне периодического

ных материалов заключается в том, что их работа в

потенциального рельефа матрицы двумерная водород-

трибосистемах сопровождается процессами деструк-

ная подсистема должна испытывать весь набор фазо-

ции с образованием химически активных продуктов,

вых превращений, аналогичный объемному случаю.

которые могут взаимодействовать с металлической

Особого внимания заслуживает вопрос опреде-

поверхностью. Сегодня перед исследователями стоит

ления состояния и формы нахождения водорода в

задача, как использовать эти свойства полимеров для

металлах. Одни исследователи считают, что водород

создания условий реализации перехода от разруши-

поглощается сталью в виде атомов, которые растворя-

тельного процесса к созидательному при сухом тре-

ются в кристаллической решеке и отдают электроны

нии металлополимерных пар. Ответ на этот вопрос

в обобществленный электронный газ металла. По од-

не только определяет естественное развитие знаний

ному из мнений, водород в кристаллической решетке

о функционировании узлов трения, но и открывает

металла находится в виде протонов, а во внутренних

перспективные возможности для разработки методов

дефектах — в молекулярной форме. Но имеется и

управления фрикционными свойствами металлополи-

другая гипотеза, по которой можно считать, что атом

мерных узлов трения.

водорода в металле ничем не отличается от атома

Целью данной работы являлись разработка спо-

самого металла и находится в таком же состоянии,

соба триботехнической модификации стальных об-

объясняя это тем, что его электрон обобществлен с

разцов и установление взаимосвязи диффузионных

электронами атомов металла, находящихся на внеш-

и трибоэлектрических процессов с механизмом во-

них орбитах.

дородного изнашивания.

Что касается разрушительного процесса, нами

Экспериментальная часть

были проведены исследования по влиянию электри-

ческого поля на диффузионные процессы водорода,

Нами проведены исследования по определению

образованного за счет термомеханической деструк-

того, в каком состоянии водород проникает в ме-

ции полимеров в зоне трибоконтактирования с ме-

талл. С этой целью изучали влияние направления и

таллом.

величины электрического поля на процесс изнаши-

Учитывая малые размеры водорода и его значи-

вания металлополимерных трибосистем. Для этого

тельную проникающую способность в металле, мож-

на торцевой машине трения при частоте вращения

но говорить о характере его надбарьерного движения,

ω = 15 об·с^-1 и коэффициенте взаимного перекрытия

которое в общем случае отнюдь не сводится к про-

K = 0.16, нагрузке Р = 8 МПа, площади номинального

стому перескоку в соседнюю ячейку. Сравнительно

контакта вал-частичный подшипник S = 2·10^-4м²

238

Колесников И. В. и др.

в течение 20 ч испытывали материал тормозной ко-

гируют атомы примесных и легирующих элементов,

лодки ТИИР-300 при трении о сталь 20Х30, а для

провели квантово-химический расчет энергии распа-

пары ЭД-20 - сталь 45 при нагрузке Р = 1 МПа и

да сегрегационных комплексов для всех химических

при подаче напряжения известной полярности от

элементов из пяти периодов таблицы Менделеева

внешнего источника. При этом один из элементов

с порядковым номером от 1 до 54. В работе расчет

металлополимерного узла изолировался от корпуса

проводили как для кластера из 30 атомов (рис. 1), так

машины трения.

и для пластин из 5 и 11 слоев (рис. 2, а, б).

Также были проведены исследования по выявле-

В результате трения (силового воздействия) се-

нию влияния сегрегационных процессов на прочност-

грегационный кластер (рис. 1, а) может распадаться

ные и трибологические характеристики трибоконтак-

на две части. Одна из них состоит из атомов только

тирующих тел.

одного зерна — кластер из чистого железа (рис. 1, б),

Учитывая, что граница зерен металла является

а другая — из атомов другого зерна и слоя сегрегаци-

наименее прочной частью зерен, на которую сегре- онных атомов — адсорбирующий кластер (рис. 1, в).

Рис. 1. Распад сегрегационного кластера из 30 атомов (a) на кластер из чистого железа (б) и адсорбционный кластер (в).

Крупные кружки соответствуют атомам Fe, мелкие — сегрегационным атомам.

Рис. 2. Моделирование границы зерен c поверхностью с помощью 5-слойной двупериодической пластины (а),

11-слойной двупериодической пластины (б).

К вопросу о микроскопических исследованиях диффузионных и сегрегационных процессов...

239

Таблица 1

Энергия E_d (эВ), необходимая для распада сегрегационных комплексов в модели 11-слойной пластины

Период

III

VII

VIII

0.6

0.0

0.8

2.0

2.3

2.2

1.5

0.7

0.1

0.0

0.5

1.2

1.8

2.4

1.3

0.2

0.3

0.0

0.9

1.4

1.8

2.4

2.6

2.2

1.9

1.7

1.8

1.7

1.2

1.0

1.3

1.0

0.0

1.5

1.7

2.3

2.1

2.0

1.8

1.9

1.4

1.0

1.1

0.8

0.6

0.1

0.0

Нами проведен расчет энергии связи сегрегационного

Имея значения энергий E_S, E_a и табличные зна-

кластера E_S, включающего два зерна и граничный

чения энергии связи кластера, состоящего из одного

слой между ними из сегрегированных атомов, а также

зерна чистого металла (E_g = -36.6 эВ), можно вычис-

расчет энергии связи адсорбционного кластера E_a,

лить энергию E_d (эВ), необходимую для распада се-

включающего только одно зерно и граничный слой

грегационных кластеров. В табл. 1 и 2 представлены

[1, 2].

такие расчеты для модели пластины.

Таблица 2

Энергия E_d (эВ), необходимая для распада сегрегационных кластеров в модели 5-слойной пластины

Период

III

VII

VIII

1.0

0.0

1.6

2.7

4.0

3.7

2.0

0.7

0.3

0.0

1.4

1.8

2.3

2.1

0.8

0.0

1.7

2.6

2.8

3.2

3.4

3.3

2.9

2.6

2.4

2.1

1.7

1.3

1.6

0.7

0.1

0.0

1.4

2.2

2.5

2.7

2.8

2.6

2.3

2.0

1.8

1.3

1.1

0.8

0.7

0.4

0.1

0.0

240

Колесников И. В. и др.

В дальнейшем на основании полученных результа-

износа шара, а также глубины дорожки трения сталь-

тов квантово-химических расчетов была разработана

ного образца методом контактной профилометрии

методика и проведены лабораторные и стендовые

после фиксированного числа оборотов. Скорость и

исследования диффузионного насыщения металличе-

интенсивность изнашивания испытуемых образцов

ских образцов, работающих в режиме трения.

рассчитывали с помощью программного продукта

Лабораторные исследования проводили в два эта-

Tribometer TRB [4]¹.

па. Вначале металлический образец в виде стального

На этапе стендовых испытаний по введению ато-

диска марки 65Г подвергался модифицированной

мов упрочняющих элементов — бора, титана, вана-

технологии химико-термической обработки в му-

дия и молибдена в поверхностные слои стальных

фельной печи с размещенной в нем смесью тетрабо-

образцов путем трения была использована трибо-

рата натрия и карбида бора при температуре 750°С.

система железнодорожное колесо-композиционная

Модифицированные образцы исследовали методом

тормозная колодка. Для этого были изготовлены экс-

волнодисперсионного рентгенофлуоресцентого ана-

периментальные композиционные тормозные колод-

лиза. Данный метод позволил зафиксировать наличие

ки. Технология их изготовления включает следующие

бора в поверхностных слоях образцов [3].

операции: подготовку сырья, изготовление формо-

Диффузионное насыщение поверхностных слоев

вочной смеси и ее измельчение. Далее навеска смеси

стали атомами упрочняющих элементов бора, титана,

высыпается в пресс-форму, разравнивается и укла-

молибдена исследовали на машине торцевого трения,

дывается проволочная арматура с перфорированным

изображенной на рис. 3. Неподвижный стальной об-

каркасом. Затем пресс-форма закрывается и выдержи-

разец 1 жестко крепится в объеме нагревательной пе-

вается в течение 3 мин под давлением 12.0 ± 2.0 МПа.

чи 2, обеспечивающей нагрев до 1000°С с помощью

Затем давление снимается, пресс-форма раскрывает-

электропитания 3. Подвижный стальной образец 4,

ся, и после дополнительной механической обработки

выполненный в форме стержня, с помощью стакана

колодка готова к эксплуатации.

5 и зажимных винтов крепится к валу электродвига-

Рецептура формовочной смеси эксперименталь-

теля 6.

ного состава содержала: в качестве связующего —

На разогретые до 550°С стальные диски из стали

каучук синтетический цис-бутадиеновый СКД II выс-

марки 30Х13 засыпается отдельно на один — поро-

ший и первый сорт; в качестве вулканизирующего

шок бора аморфного, на другой — ферротитана, на

агента — серу техническую молотую, природную;

третий — дисульфида молибдена. Стальной стержень

в качестве армирующего элемента — асбест хризо-

(сталь 30Х13) — контртело вращается с постоянной

тиловый марок А-5-50, А-5-65; в качестве ускорите-

скоростью 630 об·мин^-1 и приводится в соприкос-

ля вулканизации — 2-меркаптобензтиазол 1, 2 сорт

новение с поверхностью диска под нагрузкой 500 Н.

(каптакс), тиурам Д; в качестве наполнителя — кон-

Эксперимент длится в течение 120 мин, после оста-

центрат баритовый класс А марок КБ-4, КБ-5, КБ-6,

новки образцы охлаждаются в среде инертного га-

углерод технический марки П-803 гранулированный/

за — аргона для снижения активности окислительных

негранулированный; в качестве модифицирующего

процессов.

наполнителя нами предложены композиции, содержа-

Поверхности всех модифицированных образцов

щие в своем составе бор, титан, молибден, ванадий,

были химически очищены от продуктов взаимодей-

массовая доля которых составляла не менее 6%.

ствия путем их травления. Для всех образцов из-

Порошки, содержащие атомы упрочняющих эле-

мерена микротвердость поверхностности методом

ментов, были предварительно измельчены в два этапа

Виккерса. Четырехгранную алмазную пирамиду

на бисерных мельницах грубого и тонкого помола.

вдавливали в поверхность образца и выдерживали

Порошки предварительно переводили в состояние

под нагрузкой 1 кгс в течение 15 с.

суспензии. На первом этапе исходные порошки в

Далее модифицированные образцы исследовали

виде суспензии в течение 8 ч разбивались до размера

на износостойкость на включенном в реестр средств

частицы 100 мкм. На втором этапе размер частиц

измерений РФ трибометре Tribometer TRB с исполь-

доводился до размера 50 нм. Из суспензии порошки

зованием возвратно-поступательной схемы движения.

осаждались при помощи высокооборотной центри-

В качестве контртела использовали шары диаметром

фуги при скорости вращения ротора 22 000 об·мин^-1.

6 мм, изготовленные из стали ШХ15. Испытания про-

водили при скорости перемещения образца 0.1 м·с^-1

¹ Трибометр TRB. Руководство пользователя. Версия

при удельном давлении в зоне контакта 1.4 ГПа, из-

R0.1.3a. // Сентябрь 2012. 128 с. (Tribometer user manual

нос определяли путем измерения диаметра пятна

R0.1.3a).

К вопросу о микроскопических исследованиях диффузионных и сегрегационных процессов...

241

Рис. 3. Установка диффузионного насыщения упрочняющими элементами.

Стендовые испытания в натурном узле проводили

Интенсивное трибонаводороживание при отри-

на инерционном стенде при двухстороннем торможе-

цательном потенциале на металле обусловлено тем,

нии в испытательной лаборатории ОАО ВНИИЖТ.

что его поверхность в этом случае является ката-

Стендовые испытания проводили по методике

лизатором диссоциации молекул водорода, так как

сертификационных испытаний колодок тормозных

отрицательный потенциал на металле снижает ак-

композиционных железнодорожного транспорта

тивационный барьер для выхода электрона, который

ФР-16-2004 и типовой методике испытаний тормоз-

захватывается молекулой Н₂ с образованием Н_2-.

ных колодок после изготовления. Момент инерции

Энергия же диссоциации Н_2- (Е_D = 0.18 эВ) более

вращающихся масс стенда J = 2759.5, что соответ-

чем на порядок ниже по сравнению с нейтральной

ствует нагрузке, создаваемой на ось вагона, равной

молекулой Н₂ (Е_D = 4.48 эВ). Наши исследования

245 кН. На стенде испытывались две колодки одно-

подтвердили результаты того, что для повышения

временно. Усилие нажатия на каждую колодку со-

износостойкости металлополимерного сопряжения

ставляло 20 кН. Цикл испытаний содержал 12 полных

путем подавления водородного износа необходима

остановочных служебных торможений с начальных

отрицательная трибоэлектрическая полярность пласт-

скоростей 50, 50, 50, 90, 90, 90, 140, 140, 140, 160,

массы.

160, 50 км·ч^-1.

Для проведения исследования микротвердости

железнодорожных колес после испытаний по глубине

были вырезаны в радиальном направлении от поверх-

ности образцы 10 × 10 мм и толщиной 3 мм.

Обсуждение результатов

В результате изучения влияния направления и ве-

личины электрического поля на процесс изнашивания

металлополимерных трибосистем установлено, что

при подаче разности потенциалов на пару трения со

знаком «+» на полимере износ металлического контр-

тела в 2 раза выше, чем при подаче отрицательного

(табл. 3) [4].

Рис. 4. РФЭ спектр Mo3d после распыления ионами Ar⁺.

242

Колесников И. В. и др.

Таблица 3

Износ стали и полимерного материала ТИИР-300 в зависимости от напряжения внешнего источника

Износ стального контртела

Износ полимерных образцов

Напряжение

Сталь 45 при тре-

Сталь 20Х30 при тре-

эпоксидная смола ЭД-20

ТИИР-300 при трении

на стальном образце, В

нии с ЭД-20

нии с ТИИР-300

при трении о Сталь 45

о сталь 20Х30

∆m, г·10^-3

+30

4.13

0.64

4.78

1.78

+60

3.88

0.62

4.46

1.62

+90

3.46

0.58

4.24

1.42

+120

3.12

0.52

3.96

1.26

+150

2.81

0.45

3.78

1.14

–30

4.36

0.76

5.32

1.98

–60

4.54

0.87

5.78

2.24

–90

4.72

0.94

6.18

2.46

–120

4.92

1.08

6.42

2.78

–150

5.26

1.12

6.98

2.97

Таблица 4

Результаты сравнительных испытаний твердости и износостойкости лабораторных образцов с введенными

атомами бора, титана, молибдена, полученных в процессе трения в условиях поддержания высоких

температур в химически активной среде

Скорость

Интенсивность

изнашивания

Твердость по

Число

Образец

диска

шара

диска

шара

Виккерсу, HВ

оборотов

10^-6, мм³·Н^-1·м^-1

10^-4, мкм³·м^-1

Исходный

467.8

100

163.9

4.932

16.14

0.04907

500

1728.0

4.736

172.33

4.72462

1000

1914.0

9.498

190.85

9.48896

Модифицированный

475.7

100

267.3

1.637

26.73

0.16369

бором

500

1710.8

46.101

171.08

4.61004

1000

1907.8

93.055

190.78

9.30547

Модифицированный

491.6

100

155.9

0.491

15.59

0.04908

титаном

500

1723.3

46.671

172.33

4.66707

1000

1897.4

101.041

189.74

10.10415

Модифицированный

509.9

100

5.3

5.178

0.53

0.05178

молибденом

500

911.3

0.506

90.83

5.05077

1000

1554.7

1.010

155.47

10.1041

К вопросу о микроскопических исследованиях диффузионных и сегрегационных процессов...

243

Из анализа квантово-химических расчетов

Как видно из результатов, представленных в

(табл. 1, 2) видно, что атомы щелочных металлов, га-

табл. 1, 2, наиболее перспективными являются следу-

логенов, серы и фосфора разупрочняют связь между

ющие элементы для диффузионной транспортировки

зернами, так как энергия распада сегрегационного

в металлический образец: бор, титан, молибден и

кластера для них меньше, чем для железа. Наоборот,

ванадий, обладающие наибольшей энергией химиче-

атомы углерода, кремния, титана и бора прочно сши-

ской связи с железом.

вают зерна железа. Несмотря на разницу в численных

Результаты сравнительных физико-математиче-

значениях энергий для разных моделей, можно про-

ских и трибологических испытаний образцов, моди-

следить периодическую зависимость энергии E_d от

фицированных атомами бора, титана, молибдена и

порядкового номера элемента.

без модификации, представлены в табл. 4, из данных

Рис. 5. Обзорный спектр экспериментальных образцов колес после трения модифицированной колодкой

на поверхности (а), на глубине 0.2 мкм (б), на глубине 0.5 мкм (в).

244

Колесников И. В. и др.

которой видно, что твердость образцов, модифици-

Анализ этих спектров показал, что молибден и бор,

рованных молибденом, увеличилась по сравнению

содержащиеся в модифицирующих добавках в ко-

с исходным более чем на 9%, а интенсивность изна-

лодку, зарегистрированы на глубине 0.2 мкм, а на

шивания уменьшилась на 19%. Для образцов, подвер-

глубине 0.5 мкм — только молибден.

женных модифицированию бором и титаном, увели-

Повышение микротвердости мы объясняем имен-

чения твердости и износостойкости по сравнению с

но наличием атомов упрочняющих элементов молиб-

образцами без модификации не наблюдалось.

дена и бора.

Экспериментальные результаты позволили сфор-

мулировать гипотезу о том, что на границах зерен

происходит сегрегация атомов бора, титана и мо-

Выводы

либдена в результате диффузии в стальной образец.

Данные экспериментальных исследований и

В подтверждение такой точки зрения проведено ис-

РФЭС позволили объяснить увеличение физико-ме-

следование поверхности трения образца методом

ханических характеристик и износостойкости за счет

рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии

диффузии атомов модифицирующих добавок — бора

(РФЭС). Анализ рентгеноэлектронных спектров по-

и молибдена.

верхности стальных образцов после трения показал,

Полученные результаты квантово-химических рас-

что из всех используемых в исследованиях элементов

четов зависимости энергии связи различных атомов

(бор, титан, молибден) удалось зафиксировать в по-

элементов Периодической системы Д. И. Менделеева

верхностных слоях только молибден. Так, на рис. 4

с железом и данные исследования износостойкости

приведен рентгенофотоэлектронный спектр остов-

образцов могут служить основой для анализа проч-

ного уровня молибдена 3d, полученного на глубине

ности вводимых легирующих и примесных добавок в

0.5 мкм.

поликристаллические материалы, а также для выбора

Последовательное исследование слоев стально-

добавок в композиционный полимерный материал,

го диска от поверхности трения вглубь для выяс-

которые при трении в результате деструкции взаимо-

нения глубины проникновения атомов молибдена

действуют с металлической поверхностью, упрочня-

осуществлялось в камере подготовленных образцов,

ют ее и повышают износостойкость.

которая оснащена пушкой для ионного профилиро-

Исследования физико-механических свойств, из-

вания низкой мощности ~5 Вт. Для профилирования

носостойкости модифицированных стальных образ-

использовали инертный газ Ar⁺. Скорость травле-

цов и квантово-химические расчеты энергии распада

ния при вышеуказанных режимах работы составляла

сегрегационных комплексов выполнены В. И. Колес-

~3 А·мин^-1. Ионное профилирование происходило

никовым и Е. С. Новиковым в ФГБОУ ВО РГУПС

каждые 10 мин при параметрах работы ионной пушки

за счет гранта Российского научного фонда (проект

И_уск = 5.00 кэВ и точке пучка I = 10 мА при давлении

№ 16-19-10467).

аргона около 7·10^-6 мм рт. ст. В результате получено,

что глубина проникновения атомов молибдена соста-

вила 0.5 мкм.

Список литературы

Результаты измерения микротвердости образцов

железнодорожных колес после испытаний по глуби-

[1] Kolesnikov V. I., Kolesnikov I. V., Novikov E. S., Mi-

gal Yu. F. // Doklady Phys. Chem. 2015. V. 464. N 1.

не от поверхности катания колеса показали, что на

P. 194-197.

глубине 0.2 мкм микротвердость составила 410.8 HB,

[2] Migal Yu. F., Kolesnikov V. I., Novikov E. S. // Advan-

что на 13% выше, чем у образцов, не подверженных

ced Nano- and Piezoelectric Materials and their Appli-

трению, а на глубине 0.5 мкм — 398.2 HB, что на

cations. Тайвань: Nova Sci. Publ., Inc., 2014. P. 1-17.

10.5% выше, чем у исходных.

[3] Migal Yu. F., Kolesnikov V. I. // Springer Proceedings

Дополнительно методом РФЭС были исследо-

in Physics. Ser. «Advanced Materials — Techniques,

ваны качественный и количественный состав этих

Physics, Mechanics and Applications». 2018. V. 207.

образцов. На рис. 5, а-в приведены спектры образца

P. 101-108.

после трения с модифицированной колодкой на по-

[4] Колесников И. В. Системный анализ и синтез про-

верхности (рис. 5, а) и на разном расстоянии от нее.

цессов, происходящих в металлополимерных узлах

Так, на рис. 5, б приведен спектр с глубины 0.2 мкм

трения фрикционного и антифрикционного назна-

от поверхности, а на рис. 5, в — с глубины 0.5 мкм.

чения. М.: ВИНИТИ РАН, 2017. 384 с.