Трение между металлическими материалами может приводить к их серьезному повреждению, постепенному износу поверхности и, в конечном счете, отказу. Но хотя такая пластическая деформация в принципе считается негативным явлением, она может приводить и к  неожиданным преимуществам. Исследователи из Университета штата Иллинойс в Урбана-Шампейн, Технологический институт Карлсруэ и Технический университет Дармштадта обнаружили пластическую деформацию двухфазного Cu90Ag10 сплава, спонтанно приводящую к созданию нанослоев на поверхности, которые уменьшают износ.

 Феномен пластической деформации, приводящей к образованию самоорганизующихся, улучшающих износостойкость микроструктур, получила широкое признание уже более десяти лет. Эффект может быть использован когда размер зерна в сплаве сводится к наноуровню, повышая прочность материала. Другим примером такой самонастройки является спонтанное образование трибослоев во время трения, которые действуют как твердые смазочные материалы. Но в то время как эти явления хорошо описаны для элементарных металлов, исследований подобных эффектов в многофазных сплавах было намного меньше.

Однако теперь команда США и Германии обнаружила новый самоадаптирующийся механизм в Cu90Ag10, в котором нанослои спонтанно образуются при пластической деформации на поверхности и уменьшают износ.

Принципиально важную роль представляет начальный размер осадка Ag. В сплавах с большим размером осадка, несмотря на сокращение твердости, под скользящей поверхностью образуются содержащие Ag и Cu нанослои, которые обеспечивают отличную износостойкость.

Исследователи полагают, что возникающие при деформации химические слои и, в результате, повышенная износостойкость, должны наблюдаться и для других сплавов. Сплав должен содержать осадок из легкоплавкого, пластичного металла, такого как Ag, Sn, In или Bi или других фаз с низкой прочностью на сдвиг. Осадок этих металлов должен быть достаточно малым, чтобы формировать нанослои во время трения, но не достаточно большой для гомогенизации. Исследователи предполагают, что явление может предложить новый подход к созданию металлических сплавов с низким уровнем износа.

На самом деле, исследователи уже работают с промышленностью, чтобы использовать результаты для создания устойчивых к износу деталей. При проектировании износостойких материалов многие дополнительные факторы играют роль, такие как устойчивость к коррозии, термостойкость и стоимость, но, по мнению исследователей, для нового подхода нет никаких критических ограничений.

Источник: www.materialstoday.com

 

Энергетика и промышленность России - информационный портал           Научный журнал “Видеонаука          Наука и технологии России − STRF.ru

Другие партнёры сайта