Российские специалисты разработали метод, позволяющий исследовать изменения кристаллической структуры материалов непосредственно в процессе их трения. Это открытие может значительно улучшить понимание процессов изнашивания и привести к созданию новых, более износостойких материалов для транспортной и горнодобывающей отраслей, а также для металлургии, сообщили в Центре коллективного пользования «СКИФ».
Процессы трения и износа имеют важное значение как с научной, так и с практической точки зрения, поскольку они вызывают энергетические потери и снижают надежность машин. Смазки не всегда могут полностью устранить износ, особенно в условиях граничного или сухого трения. В некоторых системах трение является необходимым, например, в тормозных системах или при прокатке. Во время трения структура приповерхностных слоев материала изменяется, накапливаются дефекты и формируются новые фазы, что влияет на его свойства. Для понимания процессов износа важно изучать динамику этих изменений.
Ученые создали методику, которая объединяет испытания в процессе трения с регистрацией дифракционных картин с использованием синхротронного излучения. Этот подход позволяет наблюдать изменения фазового состава и характеристик кристаллической структуры материала в реальном времени.
Кемал Эмурлаев, один из авторов разработки, объяснил, что при трении верхние слои материала изменяются, и его структура становится отличной от первоначальной. Эти изменения существенно влияют на дальнейшее поведение материала при трении. Исследователи научились фиксировать такие изменения в процессе трения, включая образование новых фаз.
Для проведения экспериментов в Новосибирском государственном техническом университете была создана специальная машина трения, работающая в комплексе с синхротронной установкой. Эта установка имитирует трение и позволяет наблюдать структурные изменения в реальном времени. Эксперименты были проведены на синхротроне в Гренобле с использованием алюминия, меди, титана, железа и различных сталей. Для обработки большого объема данных была разработана программа, автоматически анализирующая дифракционные картины и отслеживающая изменения структуры материала. Результаты этих исследований помогают лучше понять причины износа материалов и в будущем могут привести к созданию более долговечных сплавов или оптимизации условий их эксплуатации.
Источник: ТАСС
распечатать статью