автореферат диссертации по металлургии, 05.16.09, диссертация на тему:Электрические и триботехнические свойства и трибоэлектрические эффекты при трении композиционного материала на основе политетрафторэтилена

На правах рукописи

005003429

ТЮКИН АЛЕКСАНДР ВЛАДИМИРОВИЧ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ТРИБОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ПРИ ТРЕНИИ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ ПОЛИТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА

05.16.09. - Материаловедение (промышленность)

- 1 ДЕК 2011

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Омск-2011

005003429

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО " Омский государственный технический университет".

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор,

Машков Юрий Константинович

Официальные оппоненты: - доктор технических наук, профессор,

Мозговой Иван Васильевич

- доктор технических наук, доцент Коротаев Дмитрий Николаевич

Ведущая организация

- Филиал Военного учебно-научного центра Сухопутных войск «Общевойсковая академия ВС РФ» (г. Омск)

Защита диссертации состоится 23 декабря 2011 года в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 212.178.10 Омский государственный технический университет по адресу: 644050, г.Омск, ул.Мира 11, в ауд.340.

Тел./факс (3812) 65-22-92.; e-mail visur@omgtu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОмГТУ

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с подписью составителя, заверенные гербовой печатью организации, просим направлять по адресу диссертационного совета.

Автореферат разослан ноября 2011 года

Ученый секретарь

диссертационного совета кандидат физ.-мат. наук, профессор

Суриков В.И.

Общая характеристика работы

Актуальность темы.

Одной из особенностей полимерных материалов и полимерных композиционных материалов (ПКМ) заключается в том, что их работа в узлах трения машин сопровождается развитием процессов трибоэлектризации и генерации трибоЭДС.

Установлено, что процессы электризации интенсифицируют одну из разновидностей вида изнашивания - коррозионно-механическую, при которой механическое изнашивание сопровождается химическим и электрическим взаимодействием материалов пары трения со средой.

Трибоэлектрические эффекты в металлополимерных трибосопряжениях влияют на процессы образования на поверхности трения пленки фрикционного переноса, диффузию продуктов деструкции полимера в металл, структурно-фазовые превращения. Анализ имеющихся данных о структурных изменениях в поверхностных слоях трущихся тел и одновременно происходящих термодинамических процессах диссипации механической энергии показывает, что эти процессы являются определяющими в механизме трения и изнашивания твердых тел в трибосистемах любого типа.

Возникновение трибоЭДС в металлополимерной паре трения, оказывает влияние на триботехнические характеристики, во многих случаях ухудшая их, уменьшая тем самым срок службы трибосистемы. Изготовление деталей из комбинации электроположительных и электроотрицательных пластмасс, частично решает задачу снижения электростатического потенциала и его влияния на силу трения и износ сопряженных тел. Однако данный способ не всегда технически оправдан и каждый отдельный случай требует своего решения.

Анализ перечисленных выше технических проблем, обусловленных возникновением трибоЭДС, указывает на актуальность задачи изучения, прогнозирования и управления трибоэлекгрическими процессами в металлополимерных сопряжениях. Управление данными процессами позволит более эффективно решать задачу оптимизации состава ПКМ для конкретных условий и режимов работы узлов трения с целью увеличения их срока службы.

Целью работы является исследование характеристик трибоэлектрических эффектов и их влияния на триботехнические свойства ПКМ на основе политетрафторэтилена с углеродными наполнителями.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи.

1. Изучить влияние концентрации ультрадисперсного и волокнистого углеродных модификаторов на механические, электрические и триботехнические свойства ПКМ.

2. Исследовать зависимость трибоЭДС от контактного давления и температуры при трении ПКМ по стальному контртелу.

3. Исследовать зависимость трибоэлектрического заряда от температуры и концентрации наполнителя - модификатора в ПКМ.

4. Изучить зависимость износостойкости ПКМ от схемы установки металлополимерного узла трения в изделии (узел изолирован, узел заземлен) и включения узла трения во внешнюю электрическую цепь с различным расположением полярности.

5. Разработать методику определения концентрации наполнителя и прогнозной оценки износостойкости ПКМ на основе анализа концентрационных зависимостей скорости изнашивания ПКМ прототипа и трибоЭДС исследуемого ПКМ без проведения длительных испытаний его на трение и износ.

6. Разработать рекомендации по определению концентрации углеродных модификаторов в зависимости от вида модификатора и схемы включения трибосистемы, в электрическую цепь, обеспечивающие повышение износостойкости ПКМ.

Научная новизна результатов работы.

1. Установлены зависимости электрического сопротивления и удельной проводимости ПКМ от концентрации ультрадисперсного и волокнистого наполнителей и раскрыт механизм формирования электропроводящих структур в аморфно-кристаллических полимерах, модифицированных углеродными наполнителями, включающий формирование электропроводящих перколяционных кластеров наполнителя в структуре ПКМ.

2. Обоснован механизм трибоэлектризации и условия формирования трибоЭДС при фрикционном взаимодействии полимерных композиционных материалов с металлическими контртелами, согласно которому трибоЭДС уменьшается при повышении контактного давления и температуры вследствие уменьшения разности работ выхода электрона у металла и полимера согласно зонной теории в условиях трения.

3. Получены концентрационные зависимости трибоЭДС, показывающие, что с увеличением концентрации ультрадисперсного углеродного наполнителя трибоЭДС уменьшается нелинейно с точкой перегиба при концентрации 15 масс.%.

4. Получена зависимость величины трибоэлектрического заряда от концентрации скрытокристаллического графита и температуры в виде уравнения регрессии, показывающая, что величина заряда преимущественно зависит от концентрации модификатора.

5. Установлено влияние электроизоляции и заземления металлополимерного узла трения, а также влияние схемы включения узла во внешнюю электрическую цепь (различное расположение полярности источника тока) на скорость изнашивания ПКМ.

6. Разработана методика определения оптимальной концентрации наполнителя в создаваемых ПКМ на основе концентрационных зависимостей трибоЭДС без проведения трудоемких испытаний на трение, обеспечивающая минимальную скорость изнашивания ПКМ в заданных условиях и режимах трения.

Практическая ценность работы.

1. Полученные уравнения регрессии позволяют на этапе разработки ПКМ определить влияние условий нагружения узла трения, температуры и концентрации наполнителя на трибоЭДС и оценить степень ее влияния на процессы трения и изнашивания.

2. Предложена методика, позволяющая на основе концентрационных зависимостей трибоэлектрических свойств ПКМ прогнозировать его износостойкость без проведения трудоемких исследований триботехнических свойств (скорости изнашивания) ПКМ.

3. Разработаны рекомендации по выбору концентрации углеродных наполнителей с ультрадисперсными или волокнистыми модификаторами для ПКМ на основе ПТФЭ, например, герметизирующего устройства, в зависимости от схемы включения узла трения в электрическую цепь.

Результаты исследований нашли применение при выполнении научно-исследовательских работ по заказам предприятий и Минобразования и науки РФ, а также в учебном процессе Сибирской автомобильно-дорожной академии при подготовке инженеров по специальностям «Дорожные машины» и «Автомобильный транспорт».

На защиту выносятся:

1. Механизм формирования электропроводящих структур в аморфно-кристаллических полимерах, модифицированных углеродными наполнителями, включающий формирование электропроводящих перколяционных кластеров из частиц наполнителя в структуре ПКМ.

2. Механизм трибоэлектризации и формирования трибоЭДС при фрикционном взаимодействии полимерных композиционных материалов с металлическими контртелами, согласно которому изменение величины трибоЭДС связано с изменением разности работ выхода электрона металла и полимера в условиях внешнего трения.

3. Закономерности влияния схемы установки металлополимерного узла трения (с заземлением, без заземления) и схемы включения узла во внешнюю электрическую цепь с различным расположением полярности на скорость изнашивания ПКМ.

4. Экспериментальные зависимости и уравнения регрессии трибоЭДС от контактного давления и температуры и трибоэлектрического заряда от концентрации наполнителя и температуры.

5. Методика определения концентрации наполнителя в разрабатываемых ПКМ обеспечивающей минимальную скорость изнашивания на основе экспериментальных концентрационных зависимостей трибоЭДС без проведения исследования износостойкости ПКМ.

Апробация результатов диссертации. Результаты докладывались и обсуждались на пяти международных конференциях: Международная конференция «Образование через науку». Москва, 2005.; Международная конференция научно-практической школы «Славянтрибо - 7 а». Рыбинск -Санкт - Петербург - Пушкин, 2006.; Международная научно-техническая конференция «Актуальные проблемы трибологии». Москва, 2007.;

Международная конференция «Поликомтриб - 2009», Гомель; 63-я научно -практическая конференция ГОУ «СибАДИ» - Омск: СибАДИ, 2009; XIV-ой Международной научно-технической интернет-конференции. Брянск, 2011.

Публикации. По результатам исследования опубликовано 15 работ, из них 5 работ опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы. Работа изложена на 130 страницах, содержит 36 рисунков, 22 таблицы, список литературных источников, включающий 102 наименования.

Основное содержание работы.

Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулированы цель и основные положения работы, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена обзору и анализу опубликованных работ по теме диссертации. Отечественными и зарубежными учеными, такими как Виноградов В.Н., Колесников В.И., Кутьков A.A., Костецкий Б.И., Краснов А.П., Машков Ю.К., Мышкин Н.К., Охлопкова A.A., Погосян А.К., Свириденок А.И. и др. на основе проведенных исследований сформулированы научные положения и предложен ряд теорий, позволяющих объяснить механизмы трения и изнашивания полимерных композиционных материалов, а также методы повышения износостойкости деталей узлов трения. В главе рассматриваются и анализируются структура, механические и триботехнические свойства политетрафторэтилена и ПКМ на его основе, а также обоснование выбора его в качестве объекта исследований.

Рассмотрены электрические свойства аморфно-кристаллических полимеров и электрические явления, возникающие при трении по металлу полимерных и полимерных композиционных материалов по металлу. Исследования, выполненные Балабековым М.Т., Белым В.А., Биликом Ш.М., Гольдаде В.А., Дубининым А.Д., Дерягиным Б.В., Колесниковым В.И., Кротовой H.A., Лебом Л.Б., Михневичем H.H., Мироновым B.C., Постниковым С.Н., Пинчуком Л.С., Розенбергом Е.М., Смилгой В.П., Смуруговым В.А., Френкелем С.А., Цурканом В. П., Чичинадзе А.В. и др. позволяют объяснить механизмы некоторых трибоэлектрических процессов и явлений при трении. Однако их влияние на износостойкость деталей узлов трения до настоящего времени не получило достаточно обоснованного объяснения.

По результатам проведенного анализа опубликованных работ сформулирована цель и определены задачи исследования.

Вторая глава посвящена описанию выбранных методов и средств экспериментального исследования. Описаны методики исследования влияния контактного давления, температуры, вида и концентрации наполнителей ПКМ на трибоЭДС в металлополимерной паре трения. Приведено описание методик исследования механических, триботехнических, электрических свойств ПКМ, описаны методы и средства экспериментального исследования

влияния схемы включения металлополимерного трибосопряжения в электрическую цепь на скорость изнашивания ПКМ.

Во второй главе также проведен анализ измерительных схем и приведено описание установки, разработанной для экспериментальных исследований трибоэлектрических процессов и их закономерностей.

Для исследования трибоэлектрических процессов и свойств ПКМ использовали образцы ПКМ на основе ПТФЭ, содержащие в качестве наполнителей ультрадисперсный скрытокристаллический графит (СКГ) марки ГЛС-3 (ГОСТ 542074) с удельной поверхностью частиц 55...70 м2/г, углеродное волокно (УВ), высушенное и измельченное в присутствии порошка ПТФЭ до размеров 50...500 мкм. Образцы ПКМ изготавливались по технологии холодного прессования и последующего свободного спекания.

Для исследований электрических эффектов и триботехнических свойств ПКМ была разработана специальная установка, в рабочем узле, которой реализуется торцовая схема трения палец-диск (рис.1). Конструкция рабочего узла состоит из следующих деталей: 1 - текстолитовый корпус- держатель полимерных образцов, 2 - металлическое кольцо, 3 - полимерный образец, 4 - самоустанавливающиеся металлическое контртело, 5 - текстолитовая изоляция, 6 - металлический шарик, 7 - прибор, регистрирующий трибоЭДС, 8 - электроизмерительный блок трибозаряда.

Рис. 1. Схема исследований электрических эффектов, триботехнических свойств ПКМ

Электрическое сопротивление образцов измеряли в специальном приспособлении с помощью мегомметра марки ЭС 0210/1 - Г, имеющего диапазон измерения от 0 до 10000 Мом, класс точности 2,5. Для регистрации и обработки электрического сигнала трибоЭДС, использовали специальный ПК осциллограф и самописец марки КСП - 4. Зависимость трибозаряда от температуры исследовали на установке, доукомплектованной специально изготовленным электроизмерительным блоком (рис. 1 поз. 8), который состоял из баллистического гальванометра БГ, двух герконов и конденсатора постоянной емкости С. Измерение момента силы трения выполняли с

помощью малогабаритного потенциометрического датчика давления ДМП-6А. Температуру измеряли с помощью термопары цифрового мультиметра марки МУ - 62, погрешность измерений которого в интервале от О °С до 400 °С не превышала ±5 %.

Для исследования взаимосвязи тепловых и трибоэлектрических процессов и зависимостей трибоЭДС и трибозаряда от температуры, контактного давления и химического состаЕ1а ПКМ, использовался статистические методы планирования и обработки результатов экспериментов. В качестве независимых изменяющихся параметров приняты контактное давление (механическая нагрузка), температура и концентрация углеродного модификатора.

В третьей главе рассматриваются результаты экспериментальных исследований механических, триботехнических и электрических свойств ПКМ. Механические свойства ПКМ оценивали по следующим параметрам: предел прочности при растяжении, модуль упругости при растяжении. Статический модуль упругости при растяжении Ер определяли согласно методике ГОСТ 9550 - 81 «Пластмассы. Методы определения модуля упругости при растяжении, сжатии и изгибе». Образцы изготавливали в виде плоских лопаток по ГОСТ 11262 - 80 «Пластмассы. Методы испытания на растяжение» По этому ГОСТу определяли также предел прочности при растяжении ор. Установлено, что концентрационная зависимость предела прочности сгр имеет экстремальный характер. Максимум <тр наблюдается при концентрация СКГ 10 масс. % (рис.2). Из графика зависимости Ер = /(С) видно, что модуль упругости монотонно возрастает с увеличением концентрации наполнителя. Наибольшая интенсивность повышения модуля упругости наблюдается в интервале концентраций СКГ от 5 до 10 масс.%. Следовательно, концентрацию 10 масс.% ультрадисперсного скрытокристаллического графита можно считать критической.

<Тр МТ\а

:п,МПа

250 200 30 С, масс.%

Рис. 2. Зависимости механических свойств ПКМ от концентрации скрытокристаллического графита: 1 — предел прочности ар, 2 — модуль упругости Ер

Графики концентрационной зависимости скорости изнашивания (рис.3) показывают, что при концентрации СКГ 5,0 масс.% скорость изнашивания мало зависит от контактного давления и ее среднее значение приближенно равно 6,3-10"4 г/ч. Зависимости скорости изнашивания от концентрации СКГ имеют экстремальный характер. При концентрации ультрадисперсного скрытокристаллического графита 10... 15 масс. % наблюдается минимальный уровень скорости изнашивания. При концентрации 20 масс. % не зависимо от контактного давления скорость изнашивания образцов имеет максимальное значение, увеличиваясь в 1,7...2,2 раза. Исключение составляет зависимость, полученная при контактном давлении 1,5 МПа, где максимальная скорость изнашивания получена при концентрации 5 масс.% СКГ.

На графиках (рис.3) концентрационных зависимостей коэффициента трения видно, что при концентрации наполнителя 5 масс.% и изменении контактного давления в интервале 1,5...3 МПа коэффициент трения с увеличением концентрации повышается незначительно. При давлении 2,0 и 3,0 МПа он практически не изменяется. Таким образом, получены полные характеристики механических и триботехнических свойств ПКМ с концентрацией ультрадисперсного углеродного наполнителя в интервале от 5 до 20 масс.%.

¿«Л/ч 1

Рис.3. Концентрационные зависимости скорости изнашивания и коэффициента трения ПКМ при контактном давлении: 1-1,5МПа; 2 - 2,0МПа; 3 - 3,0МПа.

Изучение электрических свойств ПКМ включало исследование концентрационных зависимостей электрического сопротивления, удельной проводимости, трибоЭДС и трибоэлектрического заряда.

Исследование зависимостей электрического сопротивления ПКМ проводили на образцах с двумя различными типами наполнителя при концентрации от 5 до 20 масс. %. В первом случае в качестве наполнителя использовали ультрадисперсный скрытокристаллический графит, во втором случае - измельченное углеродное волокно. Используя результаты измерения электрического сопротивления образцов, рассчитывали значения удельной

41 2 проводимости у по известной формуле у =-—, где / = (1,0 ± 0,1) -10 м

ЯлсГ

- длина полимерного образца, с! = (5,0 ± 0,1)Т0"3 м - диаметр образца, Л - электрическое сопротивление образца.

Результаты измерений электрического сопротивления и расчетные значения удельной проводимости, представлены в таблице 1.

Таблица 1

Электрическое сопротивление и удельная проводимость образцов

Физическая величина Тип наполнителя Концентрация наполнителя, масс. %

5 10 15 20

Сопротивление Я, МОм СКГ 500 500 500 0,049

УВ 0,022 0,002 0,001 0,001

Удельная проводимость у, мСм/м СКГ 0,0001 0,0001 0,0001 9

УВ 0,023 280 575 650

Как видно из табл.1 при концентрации СКГ 5... 15 масс.% электрическое сопротивление образцов ПКМ остается постоянным и составляет 500 МОм, а при концентрации 20 масс.% электрическое сопротивление равно 0,049 МОм, т.е. наблюдается его резкое уменьшение более чем в 10000 раз. Следовательно, в интервале концентрации СКГ от 15 масс.% до 20 масс.% находится критическая концентрация, при которой происходит формирование перколяционных кластеров из частиц ультрадисперсного СКГ и качественное изменение структуры ПКМ, приводящее к резкому увеличению электрической проводимости.

В ПКМ с измельченным УВ характер зависимости электрического сопротивления от концентрации существенно отличается. Уже при 5 масс.% образец ПКМ приобретает способность проводить электрический ток. Значение электрического сопротивления при этой концентрации составляет 0,022 МОм. При увеличении концентрации до 10 масс. % сопротивление ПКМ резко уменьшается более чем в 12 раз. Можно полагать, что дня измельченного УВ критическая концентрация, при которой наблюдается перколяция, находится в диапазоне концентраций от 5 до 10 масс.%.

Таким образом, вид наполнителя и его концентрация влияют на электропроводность ПКМ и механизм электропроводности. В зависимости от вида наполнителя и его концентрации проводимость может осуществляется за счет эмиссии электронов через зазоры между частицами и (или) переносом заряда через перколяционные кластеры, в которых частицы имеют непосредственный контакт. Использование ранее полученных нами результатов позволило сделать вывод о том, что механизмы электропроводности связаны с различием процессов формирования фазового

состава ПКМ и надмолекулярной структуры полимерной матрицы.

На третьем этапе исследовали зависимость трибоЭДС от контактного давления и температуры. Проведено две серии экспериментов. В первой серии были получены зависимости трибоЭДС от контактного давления II = /(р) при различных значениях постоянной температуры (рис.4.а), а во второй серии - зависимости трибоЭДС от температуры и = /(Т) при различных значениях постоянного давления (рмс.4.б).

4 - Т=313 К; 5 - Т=318 К; 6 -Т=323 К. 3 - р = 2,5 МПа; 4 - р = 3,0 МПа.

а) б)

Рис. 4. Зависимости трибоЭДС: ,от контактного давления V =/(р) и температуры и =/(7)

Полученные зависимости показывают, что увеличение контактного давления приводит к монотонному снижению трибоЭДС (рис.4.а), а повышение температуры к уменьшению трибоЭДС и ее градиента (рис.4.б). Результаты полиномной аппроксимации показали, что в интервале температур от 298 К до 323 К зависимости трибоЭДС от контактного давления могут быть описаны уравнениями вида и = ар3+Ьр2-ср+с1, где а,Ь,с,с1 коэффициенты, характерные для определенного контактного давления и температуры. Также установлено, что чем выше температура, тем меньше разница между значениями трибоЭДС при различном контактном давлении. Характер полученных экспериментальных зависимостей и ~ / (Т) для кристалло - аморфного полимера ПТФЭ можно объяснить с привлечением положений зонной теории, согласно которым при увеличении температуры уменьшается разность работ выхода электрона у металла и полимера, а вследствие этого уменьшается трибоЭДС. В работах С.Н. Постникова, А.И. Губанова и Н. Мотга эта теория применялась к аморфным телам. Для полимерных тел эта теория обоснована с учетом наличия дальнего порядка вдоль макромолекул и высокой степени упорядоченности кристаллических образований полимеров. В работах Г.А. Гороховского, Ю.К. Машкова, Г.А. Сиренко показано, что при фрикционном взаимодействии композиционных материалов, содержащих ПТФЭ, происходит его термодеструкция с разрывом связей С-Р и образованием активных

продуктов, в том числе элементарного фтора и ионов фтора. Активные продукты термодеструкции ПТФЭ могут взаимодействовать с активными элементами металлических поверхностей трения с образованием фторидов металлов, оказывая влияние на трибоЭДС между сопряженными поверхностями трения.

На четвертом этапе исследовали зависимости трибоэлектрического заряда от температуры в интервале температуры 298...343 К. Как видно из графиков (рис.5) характер полученных зависимостей аналогичен характеру зависимостей трибоЭДС от температуры, с повышением температуры величина трибозаряда монотонно снижается. При аппроксимации результатов величины трибозаряда от температуры при различных значениях концентрации наполнителя были получены уравнения вида ц = аТ^+ЬТ+сТ+с!, где а,Ь,с и с/ некоторые коэффициенты, характерные для определенной температуры и концентрации.

Рис. 5. Графики зависимости величины заряда от температуры для образцов с различной концентрацией СКГ

На пятом этапе проводили исследование зависимостей скорости изнашивания образцов ПКМ от схемы включения металлополимерной пары трения. В реальных условиях металлополимерный узел трения либо изолирован (схема 1), либо имеет заземление (схема II) (рис.б.а).

Установлено, что различие в значениях скорости изнашивания, установленное для ПКМ с концентрацией наполнителя до 20 % при использовании данных схем, не превышает 15 % (рис. 6.6), поэтому обе конструктивные схемы включения можно считать равноценными.

Различие расположения полярности внешнего источника в схемах III и IV позволяло при трибоэлектризации создавать в образцах различное направление движения электронов: противоположное - схема III или совпадающее с собственным направлением перехода электронов через границу металл - полимер - схема IV. В первом случае происходит подавление процесса перехода электронов, а во втором его интенсификация, способствующая изнашиванию образцов.

Полученные результаты показывают, что схема включения оказывает значительное влияние на скорость изнашивания только для образцов ПКМ наполнитель которых обладает электропроводящими свойствами, и в случае использования ультрадисперсного СКГ при концентрации не менее 15 масс.%.

а) б)

Рис. 6. Схемы включения металлополимерной пары трения и концентрационные зависимости скорости изнашивания ПКМ при различных схемах включения трибосистемы

При меньшей концентрации СКГ влияние схемы включения (схема 111 и IV) на скорость изнашивания не превышает 18 %, в тоже время при концентрации 20 масс.% скорость изнашивания при схеме IV увеличивается до 66 % (рис.6.6). Поэтому при использовании ПКМ с концентрацией СКГ более 15 масс. % рекомендуется использование схем включения I и 111.

Четвертая глава. Характеристики трибоЭДС при одновременном воздействии контактного давления и температуры, исследовали методом факторного эксперимента. Получено уравнение регрессии в кодовых значениях контактного давления р-х: и температуры 7 х/.

U= 4,9-1,0-0,25х2, мВ. (1)

Из полученного уравнения регрессии следует, что контактное давление оказывает в 4 раза большее влияние на величину трибоЭДС, чем температура. Увеличение давления и температуры приводит к уменьшению трибоЭДС. Следовательно, для снижения трибоЭДС необходимо создавать условия работы узла трения при повышенных значениях контактного давления.

Для оценки совместного влияния концентрации С наполнителя СКГ и температуры Т на трибоэлектрический заряд проводили факторный эксперимент, в котором варьируемые факторы изменялись в пределах: С-х, от 10 до 20 масс.%, Гот 313 до 323 К -х2. Получено уравнение регрессии в натуральных значениях варьируемых факторов:

q = 129,6- 1,0 С-0,28 Т,мкКл. (2)

Из полученного уравнения видно, что наибольшее влияние на величину электрического заряда оказывает концентрация наполнителя.

Полное описание металлополимерной трибосистемы, включая трибоэлектрические эффекты возможно с позиций структурно-термодинамического подхода, развиваемого в работах Ю.К. Машковым.

В этой связи в четвертой главе анализируется роль трибоэлектризации в термодинамике процесса изнашивания металлополимерной трибосистемы. На основе известных линейных законов Онзагера, позволяющих связать изменение энтропии трибосистемы с тепловыми, электрическими и другими эффектами с использованием зависимостей для производства энтропии от физико - химических процессов в локальных объемах ПКМ была обоснована и разработана термодинамическая модель металлополимерной трибосистемы. На основе этой модели получено уравнение, позволяющее оценить интенсивность изнашивания трибосистемы.

где Jh - интенсивность изнашивании; - изменение удельной энтропии; р - плотность; >/<?- тепловой поток; и ^ - диффузионный поток и заряд к-й компоненты ПКМ; цк - химический потенциал к-й компоненты ПКМ;

Е' - напряженность электрического поля; Ф -тензор давления; ¡7- вектор скорости.

В уравнении (3) первое слагаемое подынтегрального выражения отражает вклад диффузионных потоков в изменение энтропии системы за счет возникающего при трении электрического поля. Полученные в данной работе на основе экспериментальных данных уравнения зависимости величины заряда от температуры показывают, что характер зависимости q = / (Т) определяется особенностями механизмов электропроводности и трибоэлектризации полимера, наполненного электропроводящим наполнителем модификатором. Подставив в уравнение (3) выражение (2) для заряда полученное в работе в натуральных значениях

получим уравнение, в котором заряд к-й компоненты выражается через температуру и концентрацию наполнителя.

J

(3)

J

к рЕЬТАБ*

1

икк = 1

Я I ^Е(129,6-1,0С-0,28Г)-Ф/Уи ¿/ий-

(4)

Выражение (4) представляет собой термодинамическую энтропийную модель металлополимерной трибосистемы, как открытой термодинамической системы. Эта модель расширяет возможность оценить интенсивность

изнашивания металлополимерной пары трения на этапе проектирования с учетом физико-химических процессов в зоне трения и физических свойств изнашиваемого композиционного материала.

На основе анализа, полученных графиков концентрационной зависимости трибоЭДС и скорости изнашивания (рис. 7) была найдена одна общая закономерность, которая указывала на существование экстремальной точки в интервале концентрации наполнителя от 5 до 15 масс.%.

_лвГВиПя! 8'5

Рис. 7. График концентрационной зависимости трибоЭДС и скорости

изнашивания J

Совместное построение графиков скорости изнашивания и скорости изменения трибоЭДС позволило установить следующую закономерность: при всех значениях контактного давления минимум на графиках J = /(С) и максимум функции Ш. = / (С) наблюдаются при одинаковых значениях

концентрации (рис. 8).

Рис. 8. График концентрационной зависимости скорости изнашивания J и скорости изменения трибоЭДС = 2,0 МПа)

дС

На основании рассмотренных результатов была предложена методика определения оптимальной концентрации наполнителя, обеспечивающая минимальную скорость изнашивания разрабатываемого ПКМ, включающая

следующие этапы:

1. Изготовление и испытание образцов ПКМ с несколькими значениями концентрации наполнителя.

2. Построение экспериментальных зависимостей трибоЭДС от концентрации наполнителя и методом аппроксимации с помощью математических программ получение зависимости и = /(С).

3. Дифференцирование зависимости и = /(С) и построение графика производной зависимости Ё1 -/(С).

(К

4. Определение области концентраций с минимальным значением производной (по модулю), указывающим на минимум скорости изнашивания ПКМ.

5. Изготовление (при необходимости) опытных образцов ПКМ с концентрациями наполнителя, близкими к концентрации, определенной как оптимальная, и определение для данных образцов скорости изнашивания с целью уточнения концентрации наполнителя.

Предложенная методика позволяет прогнозировать износостойкость разрабатываемых ПКМ на основе ПТФЭ без проведения исследования триботехнических свойств ПКМ (скорость изнашивания и коэффициент трения) путем измерения трибоЭДС в металлополимерном узле трения. Предлагаемая методика позволит значительно упростить и сократить процедуру поиска оптимального процентного содержания наполнителя, определяющего триботехнические свойства метаплополимерной трибосистемы.

Основные выводы и результаты.

1. На основе анализа результатов исследований механических, электрических и триботехнических свойств полимерных композиционных материалов показано, что ПКМ на основе ПТФЭ наряду с высокой химической стойкостью и хорошими триботехническими свойствами обладают выраженной способностью к генерации трибоэлектрического заряда и трибоЭДС (разность потенциалов) в условиях фрикционного взаимодействия с металлическими контртелами.

2. Экспериментальные зависимости механических, триботехнических свойств ПКМ от концентрации ультрадисперсного углеродного наполнителя показывают: зависимость предела прочности имеет экстремальный характер с максимумом при концентрации 10 масс.%; концентрационные зависимости скорости изнашивания также имеют экстремальный характер с минимумом при концентрации 10... 15 масс. %.

3. Зависимости трибоЭДС от концентрации ультрадисперсного наполнителя при различном контактном давлении имеют два участка с различными градиентами снижения величины трибоЭДС: в интервале концентраций СКГ от 5 до 15 масс.% наблюдается снижение трибоЭДС с градиентом (0,04...0,05) мВ на 1,0 масс. %, в интервале 15...20 масс. %

градиент снижения трибоЭДС увеличивается в 2 раза.

4. Зависимости трибоЭДС от контактного давления также имеют два участка, характеризующиеся различными градиентами уменьшения трибоЭДС, в интервале давлений 1,5...2,5 МПа он в 2 - 4 раза меньше чем в интервале 2,5...3,0 МПа

5. С повышением температуры в исследуемом интервале 298...323 К трибоЭДС монотонно уменьшается при любом уровне контактного давления, что согласно зонной теории обусловлено уменьшением разности работ выхода электрона у полимера и металла при изменении температуры в условиях фрикционного взаимодействия.

6. Установлено, что процесс трибоэлектризации сопровождается накоплением электрического заряда в поверхностном слое ПКМ; с увеличением концентрации и температуры величина трибоэлектрического заряда монотонно уменьшается и при повышении температуры на 45 К (от 298 до 343 К) и концентрации СКГ на 10 масс. % трибозаряд уменьшается в 3,4 раза.

7. Ведение электропроводящих углеродных наполнителей в виде ультрадисперсного СКГ и измельченного углеродного волокна оказывает существенное влияние на электросопротивление и удельную проводимость ПКМ; установлено, что при концентрации УВ более 5 масс. % или концентрации СКГ более 15 масс.% ПКМ утрачивает свойства диэлектрика и переходит в класс электропроводящих материалов.

8. Раскрыты особенности механизмов электропроводности ПКМ при введении ультрадисперсного и волокнистого наполнителей, показано, что они связаны с различием механизмов формирования электропроводящих перколяционных кластеров из цепочек частиц наполнителей вследствие различия их размеров и геометрической формы, что и определяет различие критических концентраций (5 и 15 масс.%), при которых резко, на несколько порядков, изменяются электрическое сопротивление и удельная проводимость ПКМ.

9. Электроизоляция металлополимерной пары трения при работе в реальных условиях не дает преимуществ в износостойкости по сравнению со схемой имеющей заземление. Схема включения металлополимерной пары трения в электрическую цепь внешнего источника оказывает значительное влияние на процессы трибоэлектризации и износостойкости ПКМ при концентрации ультрадисперсного наполнителя более 15 масс.%; при меньшей концентрации влияние схемы включения незначительно вследствие высокого электрического сопротивления (сотни МОм) ПКМ.

10. Зависимость трибоэлектрического заряда от одновременно изменяющихся концентрации наполнителя и температуры описывается полученным уравнением регрессии, использование, которого в качестве математического выражения для трибоэлектрического заряда в энтропийной модели металлополимерной трибосистемы позволяет развить эту модель и получать более точные оценки интенсивности изнашивания металлополимерных трибосистем.

11. На основе сравнительного анализа графиков производной и

sc

скорости изнашивания ПКМ была разработана методика определения оптимальной концентрации наполнителя и скорости изнашивания разрабатываемого ПКМ без проведения трудоемких испытаний на трение и износ.

Основные положения диссертации опубликованы:

— в изданиях рекомендованных ВАК:

1. Тюкин A.B. Влияние контактного давления на трибоЭДС меташтополимерной пары трения / Машков Ю.К., Тюкин A.B., Разборов А.Б. //Омский научный вестник. - Омск: ОмГТУ, 2006. - Вып.8 (44). - С. 72 - 74.

2. Тюкин A.B. О закономерностях и механизме трибоэлектрических процессов в металлополимерных трибосистемах / Тюкин A.B., Разборов А.Б., Байбарацкий A.A. // Трение и износ. 2009. Т.30. №4. - С. 380 - 384.

3. Тюкин A.B. Об одной методике прогнозной оценки эксплуатационных качеств металлополимерных трибосистем / Андрюшечкин С.М., Бирюков С. В., Тюкин A.B. // Омский научный вестник. - Омск: ОмГТУ,

- 2009. - №.3 (83). - С. 57- 60.

4. Тюкин A.B. Термодинамика трибологических процессов и износостойкость металлополимерных трибосиситем / Машков Ю.К., Захаров И.Л., Сыркин В.В., Тюкин A.B. // Омский научный вестник.

- Омск: ОмГТУ, - 2010. - №.2 (90). - С. 5- 9.

5. Тюкин A.B. Влияние трибоэлектризации на термодинамику процесса изнашивания металлополимерной трибосистемы / Машков Ю.К., Байбарацкий А.А, Байбарацкая М.Ю., Пальянов A.A., Тюкин A.B. // М.: Вестник ФГУП «ЦНИИ «Центр» - 2011, - №2. - С.42 - 46.

- в других изданиях:

6. Тюкин A.B. Трибоэлектрические эффекты в металлополимерных трибосистемах / Машков Ю.К., Тюкин A.B., Разборов А.Б. //Образование через науку. Материалы международной конференции. - М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005 г. - 674 с.

7. Тюкин A.B. Трибоэлектрические процессы при трении твердых тел / Машков Ю.К., Тюкин A.B. //Межвузовский сборник трудов молодых ученых, аспирантов и студентов. - Омск: СибАДИ, 2005. - Вып.2. - 4.1. -С.106-113.

8. Тюкин A.B. Влияние температурного фактора на значение трибоЭДС / Машков Ю.К., Тюкин A.B., Разборов А.Б. //Межвузовский сборник трудов молодых ученых, аспирантов и студентов. - Омск: СибАДИ, 2006. - Вып.З.

- 4.1.-С. 261 -264.

9. Тюкин A.B. Влияние температурного фактора на значение трибоЭДС / Машков Ю.К., Тюкин A.B., Разборов А.Б. //Славянтрибо 7а Теоретические и прикладные новшества и инновации обеспечения качества и конкурентоспособности инфраструктуры сквозной логистической поддержки трибообъектов и их производства (с участием молодых ученых, аспирантов и

студентов): Материалы международной - практической школы -конференции. - Рыбинск: РГАТА, 2006. Т.2. - С.138 - 142.

10. Тюкин A.B. Влияние контактного давления на трибоЭДС металлополимерной пары трения / Машков Ю.К., Тюкин A.B., Разборов А.Б. // Межвузовский сборник трудов молодых ученых, аспирантов и студентов. - Омск: СибАДИ, 2007. - Вып.4. - 4.1. - С. 294 - 298.

11. Тюкин A.B. Металлополимерные трибосистемы с ПКМ на основе ПТФЭ / Тюкин A.B., Разборов А.Б., Байбарацкий A.A. // Сборник трудов международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы трибологии", - М.: Машиностроение, 2007. Т.1. - С. 448 - 457.

12. Тюкин A.B. Трибоэлектрические эффекты в металлополимерных трибосистемах / Тюкин A.B., Разборов А.Б., Байбарацкий A.A. // Тезисы докладов Международной конференции «Поликомтриб - 2009», Гомель. 2009.-244 с.

13. Тюкин A.B. О корреляции триботехнических характеристик металлополимерных трибосистем и трибоЭДС / Андрюшечкин С.М., Тюкин A.B. // Вестник СибАДИ. - Омск: СибАДИ, 2009. - Вып.4 (14). -С. 18-21.

14. Тюкин A.B. Влияние контактного давления на трибоЭДС металлополимерной пары трения / Тюкин A.B., Разборов А.Б. // Материалы 63-й научно - практической конференции ГОУ «СибАДИ» - Омск: СибАДИ, 2009. Кн. 1.- С. 411-414.

15. Тюкин A.B. Влияние трибоэлектрических эффектов на интенсивность изнашивания металлополимерной трибосистемы / Машков Ю.К., Тюкин A.B., Алимбаева Б.Ш. II XIV-ая Международная научно-техническая интернет-конференция. Брянск, 2011.

Подписано в печать 15.11.2011. Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Гарнитура «Тайме». Усл.п.л. 1,25. Уч.-издл. 0,8. Тираж 100 экз. Тип.зак. 57 Заказное

Отпечатано на дупликаторе в полиграфической лаборатории кафедры «Дизайн и технологии медиаивдустрии» Омского государственного технического университета 644050,0мск-50, пр. Мира, 11

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СВОЙСТВА ПОЛИМЕРОВ И ТРИБОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В МЕТАЛЛОПОЛИМЕРНЫХ ТРИБОСИСТЕМАХ.

1.1 Строение, механические и триботехнические свойства политетрафторэтилена.

1.2 Электрические свойства аморфно - кристаллических полимеров и ПКМ

1.3 Влияние трибоэлектризации в металлополимерных сопряжениях на процессы трения и изнашивания.

1.4 Основные механизмы процессов трибоэлектризации полимеров и ПКМ.

1.5 Влияние внешних факторов на трибоЭДС в металлополимерных парах трения.

1.6. Выводы, цели и задачи исследования.

ГЛАВА 2. ВЫБОР И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.4 Методика исследования электрического сопротивления и удельной электропроводности ПКМ.

2.5 Методика исследования зависимости трибоЭДС от раздельного влияния контактного давления и температуры.

2.6 Методика исследования зависимости трибоЭДС от совместного влияния контактного давления и температуры.

2.7 Методика исследования трибоэлектрического заряда.

2.8 Методика исследования зависимости трибоэлектрического заряда от совместного воздействия температуры контртела и концентрации наполнителя.

2.9 Методика исследования влияния схемы включения трибосистемы на скорость изнашивания ПКМ.

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПКМ.

3.1 Исследование механических и триботехнических свойств ПКМ.

3.2 Исследование электрических свойств ПКМ с различной концентрацией наполнителя.

3.3 Влияние контактного давления и температуры на трибоЭДС в металлополимерной паре трения.

3.4 Влияние температуры на трибоэлектрический заряд.

3.5 Влияния схемы включения металлополимерной трибосистемы в электрическую цепь на триботехнические свойства.

3.6 Выводы.

ГЛАВА 4. ЗАВИСИМОСТЬ ТРИБОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ НАПОЛНИТЕЛЯ, МЕХАНИЧЕСКОГО И ТЕПЛОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЙ.

4.1 Зависимость трибоЭДС от воздействия контактного давления и температуры.

4.2 Зависимость трибоэлектрического заряда от концентрации наполнителя и температуры.

4.3 Роль трибоэлектризации в термодинамике процесса изнашивания металлополимерной трибосистемы.

4.4 Методика прогнозной оценки характеристик триботехнических свойств ПКМ по концентрационным зависимостям трибоЭДС.Г.

4.5 Выводы.

Полимеры и полимерные композиционные материалы (ПКМ) играют прогрессивную роль в развитии приборостроения и машиностроения. Применение ПКМ позволяет значительно снизить материалоемкость изделий, трудоемкость изготовления различных деталей за счет современных высокопроизводительных и ресурсосберегающих технологических процессов производства полимерных деталей. Материалы на полимерной основе могут работать в вакууме, в химически активной и инертной средах, при криогенных и повышенных температурах в различных узлах трения в широком интервале нагрузок и скоростей скольжения.

ПКМ используются в различных видах техники - от изоляторов токопроводящих материалов до подшипников и уплотнений транспортных, технологических и энергетических машин. Они находят широкое применение в нефтехимической, авиационной, космической, военной, криогенной и в других видах техники. Современное материаловедение, используя совершенные технические средства и методики, разрабатывает и исследует пути и методы создания в полимерных композиционных материалах структур, обеспечивающих получение оптимальных механических, электрических, триботехнических и других свойств [7, 8].

Значительный практический интерес представляют узлы трения, изготовленные с применением полимерных материалов, так как они имеют малую массу, работают практически бесшумно, обладают демпфирующей способностью, в большинстве случаев не требуют смазки.

Необходимо отметить, что в науке о трении полимеры породили множество новых задач, обусловленных специфическими свойствами этих материалов. Как показывает практика композиционные материалы на основе полимеров в значительно большей степени, чем металлы, чувствительны к воздействию многочисленных факторов, обусловленных трением и влиянием внешней среды

12,34,85]. Во многих полимерах одновременно присутствуют аморфная и кристаллическая фазы, надмолекулярная структура характеризуется большим разнообразием молекулярных образований (цепи, глобули, фибриллы и т.д.). Особенность строения полимерных материалов определяет механизмы их трения и изнашивания [55,67].

Существенная особенность полимерных материалов и ПКМ на полимерной осковс заключается еще и в том, что их работа в трибосистемах сопровождается развитием процессов трибоэлектризации и генерации трибоЭДС. Еще в 1939 г. Е.М. Розенбергом [73] было отмечено, что при исследовании трения и износа следует помнить «.об электрических, электрохимических явлениях, процессах адсорбции, и других видов сорбции на трущейся поверхности, которые затрудняют или, наоборот, интенсифицируют износ». В 1946 году Ребиндер П.А. и Венстрем A.M. [96] экспериментально подтвердили взаимосвязь электрохимических и трибологических свойств трибосопряжений. Первые результаты исследований о влиянии электрических явлений на процесс трения были опубликованы в 1952 году А.Д. Дубининым [30,31]. Им же были проанализированы и причины возникновения электрического тока при трении. В прямом эксперименте было установлено, что электрический ток возникает даже при трении образцов из одного материала. Природа возникновения электрических эффектов на трущихся поверхностях исследовалась и в других работах [29,78,94].

Установлено, что процессы электризации интенсифицируют один из видов изнашивания - коррозионно-механический, при котором механическое изнашивание сопровождается химическим и электрическим взаимодействием материала со средой. К видам коррозионно-механического изнашивания можно отнести: 1) фреттинг - коррозию, вызывающую разрушение постоянно контактирующих поверхностей в условиях тангенциальных микросмещений без удаления продуктов износа; 2) водородный износ, связанный с выделением водорода при разложении воды, нефти и нефтепродуктов, деструкцией пластмасс при трении, применении водородного топлива.

Экспериментально установлено, что полимеры можно условно разделить на электроотрицательные и электроположительные [91]. При трении электроотрицательных полимеров происходит «металлизация» поверхности полимера, которая способствует износу металлического контртела [17]. Электроположительные полимеры слабо изнашивают металлические контртела, они сами изнашиваются при трении и характер износа различен для каждой пары трения. Возникающее при трении в металлополимерной паре электрическое поле оказывает влияние на процесс переноса полимеров на металлическое контртело. Анализируя роль переноса частиц полимеров в механизме изнашивания, А.И. Свириденок отмечает, что поиск универсальных зависимостей, определяющих перенос, весьма затруднителен, так как для каждой пары трения- существует оптимальное отношение нагрузки, скорости и температуры, обусловливающее оптимальную кинетику процесса переноса с лучшими триботехническими характеристиками [63].

Трибоэлектрические эффекты влияют на процессы образования антифрикционными полимерными материалами на поверхности трения пленки фрикционного переноса, диффузию [10,33,69] продуктов деструкции полимера в металл [1,37,39,40,51], структурно-фазовые изменения. Анализ имеющихся данных о структурных изменениях в поверхностных слоях трущихся тел [13,23,58,64,75] и одновременно происходящих термодинамических процессах диссипации механической энергии [12,68] показывает, что эти процессы являются определяющими в механизме трения и изнашивания твердых тел в трибосистемах любого типа. Другими словами, названные процессы определяют характер и закономерности процессов трения и изнашивания, а следовательно и процессов трибоэлектризации металлических, полимерных и металлополимерных узлов трения независимо от условий нагружения и смазки. Поэтому структурный анализ физико-химических процессов при трении и изнашивании и анализ термодинамических явлений (фазовых переходов, трибохимических реакций, деструкции, тепловых и трибоэлектрических эффектов) этих процессов позволяют получить наиболее полную физическую картину изучаемого явления и определить пути и методы направленного изменения свойств материалов трибосистемы на основе общего термодинамического подхода к оценке свойств узла трения как открытой термодинамической системы [52].

Возникновение трибоЭДС в металлополимерной паре трения, оказывает влияние на триботехнические характеристики, во многих случаях ухудшая их, уменьшая тем самым срок службы трибосистемы. Ярким примером тому является попытка использования на железнодорожном транспорте тормозных колодок из ПКМ. Применение колодок из ПКМ вместо чугунных выявило повышенный износ поверхности катания колес при эксплуатации из-за процессов трибоэлектризации, а также ряд дефектов, снижающих эффективность торможения и ограничивающих широкое применение таких колодок. Изготовление деталей из комбинации электроположительных и электроотрицательных пластмасс, частично решает задачу - приводит к снижению электростатического потенциала деталей, и повлияло на уменьшение величины момента трения и температуры сопряженных тел [17], но данный способ не всегда технически оправдан и каждый отдельный случай требует своего решения.

Введение электропроводящих наполнителей также оказывает влияние на трибоЭДС, образующейся в паре трения металл - полимер. На примере исследования композиций на основе ПТФЭ было установлено, что при введении кокса с концентрацией 20 масс. % потенциал на трибосопряжении резко уменьшается в 42 раза [43]. Следовательно, использование электропроводящих наполнителей позволяет уменьшать трибоЭДС и ее негативное влияние, однако увеличение концентрации наполнителей может ухудшить, как механические, так и триботехнические свойства ПКМ. Таким образом, возникает проблема оптимизации и снижения трибоЭДС до величины, не приводящей к понижению триботехнических свойств металлополимерных трибосистем.

Анализ перечисленных выше технических проблем, обусловленных возникновением трибоЭДС, указывает на актуальность задачи изучения, прогнозирования и управления трибоэлектрическими процессами в металлополимерных сопряжениях. Управление данными процессами позволит более эффективно решать задачу повышения эксплуатационных свойств металлополимерных трибосистем: уменьшения износа деталей пары трения и увеличения их срока службы.

Исходя из вышесказанного объектом данного исследования являются полимерные композиционные материалы на основе ПТФЭ и металлополимерные трибосистемы.

Предмет исследования: электрические, механические и триботехнические свойства ПТФЭ, модифицированного углеродными модификаторами.

Целью работы является исследование характеристик трибоэлектрических' эффектов и их влияния на триботехнические свойства ПКМ на основе политетрафторэтилена с углеродными наполнителями.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи.

1. Изучить влияние концентрации ультрадисперсного и волокнистого углеродных модификаторов на механические, электрические и триботехнические свойства ПКМ.

2. Исследовать зависимость трибоЭДС от контактного давления и температуры при трении ПКМ по стальному контртелу.

3. Исследовать зависимость трибоэлектрического заряда от температуры и концентрации наполнителя - модификатора в ПКМ.

4. Изучить зависимость износостойкости ПКМ от схемы установки металлополимерного узла трения в изделии (узел изолирован, узел заземлен) и включения узла трения во внешнюю электрическую цепь с различным расположением полярности.

5. Разработать методику определения концентрации наполнителя и прогнозной оценки износостойкости ПКМ на основе анализа концентрационных зависимостей скорости изнашивания ПКМ прототипа и трибоЭДС исследуемого ПКМ без проведения длительных испытаний его на трение и износ.

6. Разработать рекомендации по определению концентрации углеродных модификаторов в зависимости от вида модификатора и схемы включения трибосистемы, в электрическую цепь, обеспечивающие повышение износостойкости ПКМ.

Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования:

1. Анализ научной литературы, относящийся к рассматриваемой проблеме, с целью выявления состояния исследуемой проблемы в материаловедении и триботехнике.

2. Цель работы и сформулированные задачи предполагали использование комплекса экспериментальных и расчетных методов. Экспериментальные методы включали: проведение исследований по изучению свойств ПКМ (механических, триботехнических, электрических), исследование электрических явлений при трении и влияния трибоэлектризации на триботехнические свойства ПКМ. Использованные расчетные методы включали: математические методы планирования экспериментов, статические методы обработки экспериментальных данных и регрессионный анализ.

Научная новизна результатов работы.

1. Установлены зависимости электрического сопротивления и удельной проводимости ПКМ от концентрации ультрадисперсного и волокнистого наполнителей и раскрыт механизм формирования электропроводящих структур в аморфно-кристаллических полимерах, модифицированных углеродными наполнителями, включающий формирование электропроводящих перколяционных кластеров наполнителя в структуре ПКМ.

2. Обоснован механизм трибоэлектризации и условия формирования трибоЭДС при фрикционном взаимодействии полимерных композиционных материалов с металлическими контртелами, согласно которому трибоЭДС уменьшается при повышении контактного давления и температуры вследствие уменьшения разности работ выхода электрона у металла и полимера согласно зонной теории в условиях трения.

3. Получены концентрационные зависимости трибоЭДС, показывающие, что с увеличением концентрации ультрадисперсного углеродного наполнителя трибоЭДС уменьшается нелинейно с точкой перегиба при концентрации 15 масс.%.

4. Получена зависимость величины трибоэлектрического заряда от концентрации скрытокристаллического графита и температуры в виде уравнения регрессии, показывающая, что величина заряда преимущественно зависит от концентрации модификатора.

5. Установлено влияние электроизоляции и заземления металлополимерного узла трения, а также влияние схемы включения узла во внешнюю электрическую цепь (различное расположение полярности источника тока) на скорость изнашивания ПКМ.

6. Разработана методика определения оптимальной концентрации наполнителя в создаваемых ПКМ на основе концентрационных зависимостей трибоЭДС без проведения трудоемких испытаний на трение, обеспечивающая минимальную скорость изнашивания ПКМ в заданных условиях и режимах трения.

Практическая ценность работы.

1. Полученные уравнения регрессии позволяют на этапе разработки ПКМ определить влияние условий нагружения узла трения, температуры и концентрации наполнителя на трибоЭДС и оценить степень ее влияния на процессы трения и изнашивания.

2. Предложена методика, позволяющая на основе концентрационных зависимостей трибоэлектрических свойств ГЖМ прогнозировать его износостойкость без проведения трудоемких исследований триботехнических свойств (скорости изнашивания) ПКМ.

3. Разработаны рекомендации по выбору концентрации углеродных наполнителей с ультрадисперсными или волокнистыми модификаторами для ПКМ на основе ПТФЭ, например, герметизирующего устройства, в зависимости от схемы включения узла трения в электрическую цепь.

Результаты исследований нашли применение при выполнении научно-исследовательских работ по заказам предприятий и Минобразования и науки РФ, а также в учебном процессе Сибирской автомобильно-дорожной академии при подготовке инженеров по специальностям «Дорожные машины» и «Автомобильный транспорт».

На защиту выносятся следующие научные положения и результаты диссертационной работы:

1. Механизм формирования электропроводящих структур в аморфно-кристаллических полимерах, модифицированных углеродными наполнителями, включающий формирование электропроводящих перколяционных кластеров из частиц наполнителя в структуре ПКМ.

2. Механизм трибоэлектризации и формирования трибоЭДС при фрикционном взаимодействии полимерных композиционных материалов с металлическими контртелами, согласно которому изменение величины трибоЭДС связано с изменением разности работ выхода электрона металла и полимера в условиях внешнего трения.

3. Закономерности влияния схемы установки металлополимерного узла трения (с заземлением, без заземления) и схемы включения узла во внешнюю электрическую цепь с различным расположением полярности на скорость изнашивания ПКМ.

4. Экспериментальные зависимости и уравнения регрессии трибоЭДС от контактного давления и температуры и трибоэлектрического заряда от концентрации наполнителя и температуры.

5. Методика определения концентрации наполнителя в разрабатываемых ПКМ обеспечивающей минимальную скорость изнашивания на основе экспериментальных концентрационных зависимостей трибоЭДС без проведения исследования износостойкости ПКМ.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов и списка использованной литературы.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. На основе анализа результатов исследований механических, электрических и триботехнических свойств полимерных композиционных материалов показано, что ПКМ на основе ПТФЭ наряду с высокой химической стойкостью и хорошими триботехническими свойствами обладают выраженной способностью к генерации трибоэлектрического заряда и трибоЭДС (разность потенциалов) в условиях фрикционного взаимодействия с металлическими контртелами.

2. Экспериментальные зависимости механических, триботехнических свойств ПКМ от концентрации ультрадисперсного углеродного наполнителя показывают: зависимость предела прочности имеет экстремальный характер с максимумом при концентрации 10 масс.%; концентрационные зависимости скорости изнашивания также имеют экстремальный характер с минимумом при концентрации 10. 15 масс. %.

3. Зависимости трибоЭДС от концентрации ультрадисперсного наполнителя при различном контактном давлении имеют два участка с различными градиентами снижения величины трибоЭДС: в интервале концентраций СКГ от 5 до 15 масс.% наблюдается снижение трибоЭДС с градиентом (0,04.0,05) мВ на 1,0 масс. %, в интервале 15.20 масс. % градиент снижения трибоЭДС увеличивается в 2 раза.

4. Зависимости трибоЭДС от контактного давления также имеют два участка, характеризующиеся различными градиентами уменьшения трибоЭДС, в интервале давлений 1,5.2,5 МПа он в 2 - 4 раза меньше чем в интервале 2,5.3,0 МПа.

5. С повышением температуры в исследуемом интервале 298.323 К трибоЭДС монотонно уменьшается при любом уровне контактного давления, что согласно зонной теории обусловлено уменьшением разности работ выхода электрона у полимера и металла при изменении температуры в условиях фрикционного взаимодействия.

6. Установлено, что процесс трибоэлектризации сопровождается накоплением электрического заряда в поверхностном слое ГЖМ; с увеличением концентрации и температуры величина трибоэлектрического заряда монотонно уменьшается и при повышении температуры на 45 К (от 298 до 343 К) и концентрации СКГ на 10 масс. % трибозаряд уменьшается в 3,4 раза.

1. Ведение электропроводящих углеродных наполнителей в виде ультрадисперсного СКГ и измельченного углеродного волокна оказывает существенное влияние на электросопротивление и удельную проводимость ПКМ; установлено, что при концентрации УВ более 5 масс. % или концентрации СКГ более 15 масс.% ПКМ утрачивает свойства диэлектрика и переходит в класс электропроводящих материалов.

8. Раскрыты особенности механизмов электропроводности ПКМ при введении ультрадисперсного и волокнистого наполнителей, показано, что они связаны с различием механизмов формирования электропроводящих перколяционных кластеров из цепочек частиц наполнителей вследствие различия их размеров и геометрической формы, что и определяет различие критических концентраций (5 и 15 масс.%), при которых резко, на несколько порядков, изменяются электрическое сопротивление и удельная проводимость ПКМ.

9. Электроизоляция металлополимерной пары трения при работе в реальных условиях не дает преимуществ в износостойкости по сравнению со схемой имеющей заземление. Схема включения металлополимерной пары трения в электрическую цепь внешнего источника оказывает значительное влияние на процессы трибоэлектризации и износостойкости ПКМ при концентрации ультрадисперсного наполнителя более 15 масс.%; при меньшей концентрации влияние схемы включения незначительно вследствие высокого электрического сопротивления (сотни МОм) ПКМ.

10. Зависимость трибоэлектрического заряда от одновременно изменяющихся концентрации наполнителя и температуры описывается полученным уравнением регрессии, использование, которого в качестве математического выражения для трибоэлектрического заряда в энтропийной модели металлополимерной трибосистемы позволяет развить эту модель и получать более точные оценки интенсивности изнашивания металлополимерных трибосистем.

11. На основе сравнительного анализа графиков производной и скорости изнашивания ПКМ была разработана методика определения оптимальной концентрации наполнителя и скорости изнашивания разрабатываемого ПКМ без проведения трудоемких испытаний на трение и износ.

1. Аксенов А. Ф. Исследование влияния водорода на упругопластические деформации и характеристики внешнего трения титанового сплава ВТЗ - 1 / А. Ф. Аксенов, П. В. Назаренко, А. Н. Макаркин // Трение и износ. - 1982. - Т. 3, № 1. - С. 13-17.

2. Ансельм А. И. Введение в теорию полупроводников / А. И. Ансельм. 2-е. изд. - М. : Наука, 1978. - 616 с.

3. Ахматов А. С. Молекулярная физика граничного трения / А. С. Ахматов. М. : Физматгиз, 1963. - 472 с.

4. Балабеков М. Т. Основы электромагнитных процессов при резании и трении материалов : автореф. дис. . д-ра техн. наук / М. Т. Балабеков. -Тбилиси, 1983.-39 с.

5. Балабеков М. Т. Явления обратимого изменения механических и электрических свойств поверхности твердых тел при их трении / М. Т. Балабеков // Тезисы докл. VII Всесоюз. симп. по механоэмиссии и механохимии твердых тел. Ташкент, 1979. - С. 156.

6. Барамбойм Н. К. Механохимия высокомолекулярных соединений / Н. К. Барамбойм. М. : Наука, 1971. - 364 с.

7. Бартенев Г. М. Трение и износ полимеров / Г. М. Бартенев, В. В. Лаврентьев. М. : Химия, 1972. - 240 с.

8. Бартенев Г. М. Физика и механика полимеров / Г. М. Бартенев, Ю. В. Зеленев. М. : Высш. школа, 1983. - 391 с.

9. Бартенев Г. М. Физика полимеров / Г. М. Бартенев, С. А. Френкель. Л. : Химия, 1990. -432 с.

10. Бершадский Л. И. О взаимосвязи структурных механизмов и диссипативных потоков при кинетическом (некулоновском) трении и износе / Л. И. Бершадский // Трение и износ. 1989. - Т. 10, № 2. - С. 358-364.

11. Бершадский Л. И. Основы теории структурной приспосабливаемости и переходных состояний трибосистемы и ее приложение к задачам повышения надежности зубчатых и червячных передач: дис= . д-ра техн. наук / Л. И. Бершадский ; УСХА. Киев, 1983. - 240 с.

12. Билик Ш. М. Влияние направления стекания электрических зарядов, образующихся при трении, на износ металлополимерной пары / Ш. М. Билик, В. П. Цуркан // Теория смазочного действия и новые материалы : сб. М. : Наука, 1965. - С. 222-224.

13. Билик Ш. М. Оценка пластмасс как антифрикционных материалов для железнодорожного транспорта / Ш. М. Билик // Труды / ВНИИЖТ. М. : Трансжелдориздат, 1962. - Вып. 242. - С. 4- 30.

14. Билик Ш. М. Пары трения металл пластмасса в машинах и механизмах / Ш. М. Билик. - М.: Машиностроение, 1966. - 310 с.

15. Боев С. Г. О заряжении образцов щелочно-галоидных монокристаллов при деформации / С. Г. Боев, А. И. Галанов // Тезисы VII Всесоюз. симп. по механоэммисии и механохимии твердых тел. Ташкент, 1979. - С. 67-68.

16. Бутягин П. Ю. Спектры ЭПР, конформация и химические свойствасвободных радикалов в твердых полимерах / П. Ю. Бутягин, П. Ю. Дубинская, В. А. Радциг // Успехи химии. 1969. - Т. 38, № 4. - С. 593-623.

17. Буянов А. Ф. Ядра, атомы, молекулы / А. Ф. Буянов. М. : Госатомиздат, 1962. - 367 с.

18. Василенок Ю. Н. Предупреждение статической электризации полимеров / Ю. Н. Василенок. Л. : Химия, 1981.-209 с.

19. Гороховский Г. А. Поверхностное диспергирование динамически контактирующих полимеров и металлов / Г. А. Гороховский. Киев : Наукова думка, 1972.- 152 с.

20. Грабовский Р. И. Курс физики: учебник для вузов / Р. И. Грабовский. 4-е изд. - М. : Высш. шк., 1980. - 249 с.

21. Грасси Н. Химия процессов деструкции полимеров : пер. с англ. / Н. Грасси. М. : Издатинлит, 1959. - 252 с.

22. Губанов А. И. Квантово электронная теория аморфных полупроводников / А. И. Губанов. - М. ; Л.: Изд- во АН СССР, 1963. - 250 с.

23. Гуль В. Е. Электропроводящие полимерные композиции / В. Е. Гуль, Л. 3. Шенфиль. М. : Химия, 1984. - 240 с.

24. Дерягин Б. В. Адгезия / Б. В. Дерягин, Н. А. Кротова. М. : Изд-во АН СССР, 1949.-244 с.

25. Дерягин Б. В. Адгезия твердых тел / Б. В. Дерягин, Н. А. Кротова, В. П. Смилга. М. : Наука, 1973. - 279 с.

26. Дубинин А. Д. Трение и износ деталей машин / А. Д. Дубинин. М. : Машгиз, 1952. - 138 с.

27. Дубинин А. Д. Энергетика трения и износа деталей машин / А. Д. Дубинин. -М. ; Киев : Машгиз, 1963. 138 с.

28. Евдокимов Ю." А. Планирование и анализ экспериментов при решении задач трения и износа / Ю. А. Евдокимов, В. И. Колесников, А. И. Тетерин. -М. : Наука, 1980.-228 с.

29. Евдокимов Ю. А. Электрические явления и перенос при трениипластмасс по металлу / Ю. А. Евдокимов, С. С. Санчес // Электрохимические процессы при трении и использование их для борьбы с износом : тез. Всесоюз. конф. Одесса, 1973. - С. 147- 149.

30. Егоренков Н. И. Фрикционные свойства полимерных покрытий, окисленных в расплаве на каталитически активных металлах / Н. И. Егоренков, А. И. Егоренков, И. Т. Овеченко // Трение и износ. 1984. - Т. 4,1. М> "I Г•> Д— . \/ • I V / V/ » •

31. Епифанов Г. И. Физика твердого тела : учеб. пособие / Г. И. Епифанов. -2-е изд., перераб. и доп. М. : Высш. шк., 1977. - 288 с.

32. Зажигаев Л. С. Методы планирования и обработки результата физического эксперимента / Л. С. Зажигаев, А. А. Кишьян, Ю. И. Романиков. -М. : Атомиздат, 1978. 232 с.

33. Защита от водородного износа в узлах трения / ред. Л. А. Поляков. М. : Машиностроение, 1980. - 135 с.

34. Зеегер К. Физика полупроводников, пер. с англ., М., 1977.

35. Золотовицкий Я. М. Фрикционное наводораживание в процессах металлообработки / Я. М. Золотовицкий, В. Е. Шестопалов // Трение и износ. -1982.-Т. 3,№2.-С. 347-351.

36. Исследование износостойкости композиционных сплавов на основе железа при трении в среде газообразного водорода / П. В. Назаренко, Макаркин, А. К. Щукин, В. Е. Панарин // Трение и износ. 1982. - Т. 3, № 3. -С. 495-500.

37. Кестельман Н.Я. Термическая обработка полимерных материалов в машиностроении. М.: Машиностроение, 1968. -268 с.

38. Киселев В. Ф. Электронные явления в адсорбции и катализе на полупроводниках и диэлектриках / В. Ф. Киселев, О. В. Крылов. М. : Наука, 1979.-234 с.

39. Колесников В. И. Теплофизические процессы в металлополимерных трибосистемах / В. И. Колесников. М. : Наука, 2003. - 279 с.

40. Композиционные материалы на основе политетрафторэтилена. Структурная модификация / Ю. К. Машков, 3. Н. Овчар, В. И. Суриков, Л. Ф. Калистратова. М. : Машиностроение, 2005. - 240 с.

41. Корнфельд М. И. Избыточные электрические заряды в щелочно-галоидных кристаллах / М. И. Корнфельд // Физика твердого тела. 1968. - Т. 10, вып 8. - С. 2422-2430.

42. КоонАельд М. И. Что такое электризация трением? / М. И. КоонЛельп //1. X А. ' 1 X • А X Л. ' '

43. Физика твердого тела. 1969. - Т.11, вып 6.-С. 1611-1616.

44. Корнфельд М. И. Электрические заряды поверхности щелочно-галоидного кристалла / М. И. Корнфельд // Физика твердого тела . 1971. - Т. 13, вып 2. - С. 474- 479.

45. Леб Л. Б. Статическая электризация / Л. Б. Леб. М. : Госэнергоиздат, 1963.-408 с.

46. Лушейкин Г. А. Полимерные электреты / Г. А. Лушейкин. М. : Химия, 1984.- 184 с.

47. Лысов Б. Н. Исследование электрических явлений, сопровождающих процесс шлифования, и пути их исследования : автореф. дис. . канд. техн. наук / Б. Н. Лысов. Челябинск, 1972. - 17 с.

48. Матюшенко В. Я. Износостойкость наводороженных металлов / В. Я Матюшенко // Исследование водородного износа / Гос. науч.-исслед. ин-т машиноведенения. М. : Наука, 1977. - С. 24-27.

49. Машков Ю. К. О структурно-энергетическом механизме развития металлополимерных трибосистем / Ю. К. Машков, Л. Н. Поцелуева // Долговечность трущихся деталей машин : сб. М. : Машиностроение, 1988. -Вып. З.-С. 28-35.

50. Машков Ю. К. Повышение эксплуатационных свойств композиционных материалов на основе ПТФЭ оптимизацией состава и технологии / Ю. К. Машков, М. Ю. Байбарацкая, Л. Ф. Калистратова // Трение и износ. 2002. - Т. 23, № 5.-С. 537-542.

51. Машков Ю. К. Структура и износостойкость модифицированного политетрафторэтилена / Ю. К. Машков, Л. Ф. Калистратова, 3. Н. Овчар. -Омск : Изд-во ОмГТУ, 1998. 144 с.

52. Машков Ю. К. Структурная многоуровневая модификация полимерного композиционного материала при синтезе и фрикционном нагружении / Ю. К. Машков, В. И. Суриков, Л. Ф. Калистратова // Физическая мезомеханика. -2002. Т. 5, № 2. - С. 103-108.

53. Машков Ю. К. Структурно-энергетическая самоорганизация в процессе синтеза и трения композитов на основе политетрафторэтилена / Ю. К. Машков, О. А. Мамаев, В. И. Суриков // Трение и износ. 2002. - Т. 23, № 6. -С. 661-665.

54. Машков Ю. К. Структурно-энергетическая самоорганизация и термодинамика металлополимерных трибосистем / Ю. К. Машков, Л. Н. Поцелуева // Долговечность трущихся деталей машин : сб. М. : Машиностроение, 1990. - Вып. 4. - С. 219-244.

55. Машков Ю. К. Трибофизика и свойства наполненного фторопласта / Ю. К. Машков. Омск : ОмГТУ, 1997. - 192 с.

56. Миронов В. С. Электрические явления при трении полимеров и некоторые закономерности и роль процессов электризации / В. С. Миронов, А. Ф. Климович // Трение и износ. 1985. - Т. 6, № 5. - С. 796-806.

57. Мирский JI. М. Процессы диффузии в сплавах / JI. М. Мирский. М.: Оборонгиз, 1959. - 122 с.

58. Модификация структуры и свойства композиционных материалов на основе политетрафторэтилена / Ю. К. Машков, В. И. Суриков, J1. Ф. Калистратова, О. А. Мамаев. Омск : СибАДИ, 2005. - 170 с.

59. Основы трибологии (трение, износ, смазка) : учеб. / под общ. ред. А. В. Чичиналзе. 2-е изл. пеоеоаб. и доп. - М. : Машиностроение. 2001. - 664 с.1.У , . у А ± . X

60. Паншин Ю. А. Фторопласты / Ю. А. Паншин, С. Г. Малкевич, Ц. С. Дунаевская. JI. : Химия, 1978. - 232 с.

61. Повышение эксплуатационных свойств композитов на основе ПТФЭ. Влияние состава и вида наполнителей на структуру и свойства композитов / Ю. К. Машков, JI. Ф. Калистратова, А. Н. Леонтьев, О. А. Мамаев // Трение и износ. 2002. - Т. 23, № 2. - С. 181-187.

62. Полимерные композиционные материалы в триботехнике / Ю. К. Машков, 3. Н. Овчар, М. Ю. Байбарацкая, О. А. Мамаев. М. : Недра-Бизнесцентр, 2004. - 262 с.

63. Поляков А. А. Диссипативная структура избирательного переноса / А. А. Поляков // Долговечность трущихся деталей машин : сб. М., 1987. - Вып. 2. -С. 97-106.

64. Поляков А. Л. Полимеризация на контакте в процессе трения / А. Л. Поляков // Электрохимические процессы при трении и использование их для борьбы с износом : тез. Всесоюз. конф. Одесса, 1973. - С. 122-125.

65. Постников С. Н. Электрические явления при трении и резании / С. Н. Постников. Горький : Волго-Вятское кн. изд-во, 1975. - 280 с.

66. Разработка оболочек баз данных по триботехническим свойствам полимерных композитов, металлам и методам их поверхностной модификации / А. Л. Жарин, С. М. Захаров, О. В. Холодилов, А. В. Белый // Трение и износ. -1994. Т. 15, №3.-С. 148-158.

67. Ржанов А. В. Электронные процессы на поверхности полупроводников /

68. А. В. Ржанов. М. : Наука, 1971.-430 с.

69. Розенберг Е. М. Об износоустойчивости чугуна при возвратно-поступательном движении / Е. М. Розенберг // Вестник металлопромышленности. 1939. - № 7. - С. 169.

70. Рыбакова Л. Н. Рентгенографический метод исследования структурных изменений в тонком поверхностном слое металла при трении / Л. Н. Рыбакова, Л. И. Куксенова, С. В. Босов // Заводская лаборатория. 1973. - № 3. - С. 293

71. Семенов А. П. Металлофторопластовые подшипники / А. П. Семенов, Ю. Э. Савинский. -М. : Машиностроение, 1976. 192 с.

72. Семенов А. П. Технология изготовления и свойства содержащих фторопласт антифрикционных материалов / А. П. Семенов, Р. М. Матвеевский, В. В. Поздняков. М. : Изд-во АН СССР, 1963. - 64 с.

73. Силин В. А. Изучение кинетики анодного растворения таллия методом вращающегося дискового электрода / В. А. Силин, А. С. Буяновский // Электрохимия. 1981. - Т. 17. - С. 933-937.

74. Смуругов В. А. О структурировании тонких смазочных слоев на поверхности полимеров / В. А. Смуругов, И. О. Деликатная // Трение и износ. -1983.-Т. 4, №6.-С. 1108-1110.

75. Справочник по пластическим массам : в 2 т. / ред. В. М. Катаев, В. А. Попов, Б. И. Сажин. 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Химия, 1975. - Т.1. - 123 с.

76. Структурная модификация материалов металлополимерных трибосистем / А. А. Гладенко, В. С. Зябликов, Л. Ф. Калистратова, 3. Н. Овчар и др. // Трение и износ. 1998. - Т. 19, № 4. - С. 523-528.

77. Тамуж В. П. Микромеханика полимерных материалов / В. П. Тамуж, В. С. Куксенко. Рига : Зинанте, 1978. - 294 с.

78. Тюкин А. В. Металлополимерные трибосистемы с ПКМ на основе ПТФЭ / А. В. Тюкин, А. Б. Разборов, А. А. Байбарацкий // Актуальные проблемы трибологии : сб. тр. междунар. науч.-технич. конф. М. : Машиностроение, 2007. - Т. 1. - С. 448-457.

79. Феклисова Т. Г. Некоторые особенности трибохимического окисления углеводородов / Т. Г. Феклисова, А. А. Харитонова, О. Н. Пирогов // Трение и износ. -1985. Т. 6, № 2. - С. 339-346.

80. Хауффе К. Реакция в твердых телах и на их поверхности / К. Хауфе. М. : Издатинлит, 1962. - Ч. 1. - 415 с.

81. Цуркан В. П. Исследование трибоэлектричества при сопряжении металла с пластмассой и его влияние на антифрикционные свойства узла трения : автореф. дис. . канд. техн. наук / В. П. Цуркан ; ВНИИЖТ . М., 1965.- 23 с.

82. Цуркан В. П. Методы исследования электростатических зарядов, возникающих при трении полимеров по стали / В. П. Цуркан // Труды / ВНИИЖТ. М., 1964. - Вып. 273. - С. 53-59.

83. Цуркан В. П. Работоспособность металлополимерных пар трения с учетом их трибоэлектрического эффекта / В. П. Цуркан // Труды / ВНИИЖТ. -М., 1969. Вып. 381. - С. 151-153.

84. Цуркан В. П. Трибоэлектричество при трении пластмасс по металлам / В. П. Цуркан // Труды / ВНИИЖТ. М., 1964. - Вып. 273. - С. 127-136.

85. Цуркан В. П. Электрические явления в узлах трения металл-пластмасса / В. П. Цуркан // Пластмассы в подшипниках скольжения. Исследования, опыт применения. М. : Наука, 1965. - С. 154-155.

86. Электрические свойства полимеров / Б. И. Сажин, А. М. Лобанов, М. П. Эйдельнант и др. Л. : Химия, 1970. - 376 с.

87. Электрические свойства полимеров : справ. / ред. Б. И. Сажин. Л. : Химия. - 1977. - 192 с.

88. Bowden F. P. The Friction and Lubrication of Solids Part II / F. P. Bowden, D. Tabor. Oxford Clarendon Press, 1964. - 544 p.

89. Boning P. "Z. angew. Phys.", 8, 516 (1956).

90. Edison T. Teleg, J., 5 (1877) 189.

91. Harper W. R. Contract and Frictional Electrification / W. R. Harper. Oxford, 1967,- 621 p.

92. Jain V. K. An investigation of the markings on vear and fatigure fracture surfaces / V. K. Jain, S. Bahadur // Wear, 1982. V. 75, № 2. - P. 357-368.

93. Harper W. R. "Adv. Phys.", 6, 365 (1957).

94. Jain V. K. Material Transfer in Polymer Polymer Sliding / V. K. Jain, S. Bahadur // Wear., 1978. - V. 46, № 1. - P. 177-178.

95. Jain V. K. Surface Topography Changes in Polymer Metal Sliding / V. K. Jain, S. Bahadur // Proc. Intern. Conf. on Wear of Materials. - New York, 1979. - P. 581-588.

96. Krupp H. Physikal Models of the Static Electrification of Solids / H. Krupp // Static Electrification Conf. Ser.l 1. London, 1971. - P. 1-15.