автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.04, диссертация на тему:Триботехнические свойства нанометричных кластеров меди

На правах рукописи

КУЖАРОВ Андрей Александрович

ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НАНОМЕТРИЧНЫХ КЛАСТЕРОВ МЕДИ

Специальность 05.02.04 - Трение и износ в машинах.

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Ростов-на-Дону 2004 г.

Работа выполнена на кафедре «Металлорежущие станки и инструмент» Донского государственного технического университета и в Институте эксплуатации транспортных средств и оборудования Радомского технического университета.

Защита состоится 24 февраля 2004 г. в 10 часов на заседании диссертационного Совета Д 212.058.02 в Донском государственном техническом университете (ДГХУ) по адресу: 344010, г. Ростов-на-Дону, шт. Гагарина, 1, ауд. 252.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке ДГТУ.

Отзыв в 2-х экземплярах, заверенных печатью, просим выслать в диссертационный Совет по указанному адресу.

Автореферат разослан «2.2.» января 2004 г.

Научный руководитель:

Заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор

Рыжкин А.А.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Гаркунов Д.Н. кандидат технических наук, доцент Онищук Н.Ю. ОАО «Роствертол»

Ведущее предприятие:

Учёный секретарь диссертационного совета, д.т.н., проф.

Чукарин А.Н.

2004-4 27609

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы. Стратегической линией развития соьре-менной фиботехники является использование самоорганизующихся три-босистем, среди которых особое место занимает наиболее изученная система «медный сплав - глицерин - сталь», обеспечивающая реализацию эффекта безызносности при трении, который проще всего достигается применением металлоплакирующих смазок, в качестве активных компонентов которых применяются высокодисперсные порошки металлов, в частности, меди и её сплавов. Смазочные материалы с такими присадками используются, в частности, в качестве автомобильных масел или метал-лоплакируюших пластичных смазок и широко представлены на рынке образцами отечественных и зарубежных производителей, например, "Атланта", "Вымпел", МС 1000, "Lubrifilm", СМ-01-"Л", Феном, Optimol, ER(Energy Release) и др.).

Эффективность, смазочных материалов, особенно жидких, содержащих в своём составе высокодисперсные металлы, не всегда соответствуют рекламным характеристикам, что требует проведения дополнительных научных исследований, позволяющих объективно судить о три-ботехнических свойствах металлоплакирующих смазок в различных узлах трения и управлять ими на основании сведений о механизме смазочного действия.

В связи с этим, представляется актуальным использовать в качестве металлоплакирующих присадок к жидким смазочным материалам нанометричные кластеры металлов, обладающие специфическими, а в ряде случаев и уникальными механическими и физико-химическими характеристиками и позволяющие получать их устойчивые композиции даже в маловязких жидкостях. Триботехнические свойства таких кластеров, а также способы получения смазок, их содержащих, до проведения настоящей работы были неизвестны.

Таким образом, актуальность настоящей работы заключается в необходимости создания научных основ для изучения закономерностей изнашивания в трибосистемах, одним из компонентов которых являются жидкие смазочные материалы с нанометричными кластерами меди, обеспечивающие реализацию эффекта безызносности при трении.

Работа выполнена в рамках договора о межвузовском научном сотрудничестве между ДГТУ и Радомским техническим университетом (Польша) от 25.05.94 г. при финансовой поддержке Министерства образования РФ в форме гранта РФ № ТОО-6.1-Ю77 и гранта Президента РФ по государственной поддержке ведущих научных школ РФ- НШ-1096.2003.8. Основанием для выполнения работы служили государственные програм-

мы Министерства образования РФ: «Экспортные технологии и международное сотрудничество» на 1996-2000 гг., «Исследование самоорганизации фрикционных систем при трении» на 1999-2000гг., «Исследование самоорганизации в механических системах» на 2000-2001 гг. Цель работы: Повышение долговечности узлов трения за счёт самоорганизации трибосистем применением смазочных материалов с нанометрич-ными кластерами меди.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

1. Теоретическое обоснование возможности самоорганизации при использовании анизодиаметричных кластеров металлов нанометричных размеров при трении в гидродинамическом и граничном режимах смазки, а также в условиях эффекта безызносности.

2. Экспериментальное исследование механизма самоорганизации в условиях эффекта безызносности современными физико-химическими и трибологическими методами.

3. Разработка методики и оптимизация технологии получения смазочных композиций, содержащих нанометричные кластеры меди.

4. Изучение триботехнических свойств жидких смазочных материалов с нанометричными кластерами меди в процессах трения.

5. Исследование механизма смазочного действия и самоорганизации в средах с нанометричными кластерами меди при реализации избирательного переноса.

Научная новизна:

1. Экспериментально доказано, что механизм формирования сервовит-ной плёнки в классической трибосистеме латунь-глицерин-сталь включает образование в процессе трения кластеров меди с размерами менее 10'7 м.

2. Выявлено влияние химического строения органических спиртов на возможность реализации в их водных растворах эффекта безызносно-сти при трении латуни по стали: увеличение атомности спирта и длины углеводородного радикала облегчают реализацию эффекта безыз-носности.

3. Установлено, что самоорганизация трибологических систем со смазками, содержащими нанометричные кластеры меди в гидродинамическом режиме обеспечивается структурированием поддерживающего слоя за счёт ориентационной упорядоченности анизодиаметричных частиц в градиентном потоке и образование упорядоченных молекулярных супраструктур. В условиях граничного трения и при переходе в режим ИП самоорганизация обусловлена ступенчатой коагуляцией

на поверхности трения полидисперсной фазы нанометричных кластеров из раствора электролита, формированием в контактной зоне сер-вовитной медной пленки, структура которой по нормали к поверхности характеризуется градиентом состава и механических свойств, а также периодическим изменением в зоне контакта концентрации ионов электролита, что вызывает колебательный характер изменения триботехнических свойств пары трения. 4. В качестве управляющих параметров в молекулярных механизмах самоорганизации в исследованной трибосистеме выступает обусловленные трением градиенты скорости относительного скольжения ёУ/ск, в условиях гидродинамического трения и концентрации активных компонентов смазки (1с,/<1х, при граничном трении и при переходе в режим ИП. Практическая ценность:

I Разработана и оптимизирована технология получения жидких смазочных материалов, содержащих в своем составе нанометричные кластеры меди заключается в комплексном (электрическом и ультразвуковом) воздействии на смазочную среду, выполняющую роль электролита, в процессе электролиза с медным анодом. Показано, что наибольшее влияние на размер образующихся кластеров меди в разработанной технологии оказывает ток электролиза, мощность и частота ультразвукового воздействия.

2. Установлена эффективность смазочных материалов с нанометричны-ми кластерами меди в условиях гидродинамического и граничного трения, а также в режиме избирательного переноса в парах трения «бронза-сталь» и «сталь-сталь»

3. Определены области (P,V,T), обеспечивающие функционирование исследованных трибосистем в режиме самоорганизации с низкими и сверхнизкими значениями коэффициента трения. Показано, что независимо от геометрии контакта (точечный, линейный или контакт площадей) на сопряженных поверхностях образуется медная пленка, обеспечивающая снижение коэффициента трения в отдельных случаях до 10"3 и интенсивность износа до 10"'2.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и получили положительную оценку на: Втором всероссийском семинаре «Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении», Воронеж, 3-5 февраля 1999 г.; международной конференция «Надежность и качество в промышленности, энергетике и на транспорте», Самара, 6-8 октября 1999 г.; 2-й международной научно-технической конференции «Новые технологии управления движением

технических объектов», Новочеркасск, 1999г.; XX международной Чуга-евской конференции по координационной химии, Ростов-на-Дону, 25-29 июня 2001 г.; VI международной научно-технической конференции по динамике технологических систем «ДГС-2001», Ростов-на-Дону, 25-28 сентября 2001 г.; Международной конференции по новым технологиям и приложениям современных физико-химических методов для изучения окружающей среды, Азов, 25-28 сентября 2001 г.; Втором Международном конгрессе студентов, молодых учёных и специалистов «Молодёжь и наука - третье тысячелетие»/У8ТМ'02, Москва, 15-19 апреля 2002 г.; The XIV-th conference "Physical Methods in Coordination and Supramolecular Chemistry". Chisinau, Moldova, 9-12 сентября 2002 г.; II международной конференции по новым технологиям и приложениям современных физико-химических методов для изучения окружающей среды, Ростов-на-Дону, 12-21 сентября 2003 г.; и ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ДГТУ 1999-2003 гг. Публикации. По материалам диссертации опубликовано 26 печатных работ, в том числе 10 в центральной печати.

Структура и объём работы. Диссертация изложена на Ц>3 страницах, содержит it рисунков и таблиц. Состоит из введения, 6 разделов, заключения и выводов, списка цитируемой литературы из JC2- источников и приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во ВВЕДЕНИИ обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цели работы, основные задачи, её научная новизна и практическая значимость.

РАЗДЕЛ 1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТРИБОТЕХНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ.

Анализ литературных данных, патентной информации и ресурсов сети INTERNET позволил установить, что обычные и ультрадисперсные порошки металлов и сплавов, а также их химические соединения, в частности комплексные, широко используется для улучшения смазочных свойств различных материалов антифрикционного назначения: смазочных масел, СОТС, пластичных смазок, полимерных самосмазывающихся материалов и покрытий. Особое значение при этом имеют порошки меди и её сплавы, которые чаще других применяются в составах смазочных материалов, обеспечивая в ряде случаев реализацию эффекта безызносности при трении.

Выявлено, что наименьшие размеры частиц металлов и сплавов, используемые в настоящее время в составах смазочных масел, составляют

-10'7 м, а варьирование размеров частиц от 10"4 до 10"7 м мало сказывается

м

на триботехнических свойствах металлоплакирующих смазок.

Показано, что современные методы химического синтеза позволяют получать стабильные коллоидные растворы кластеров металлов с размерами м, которые обладают рядом особых свойств, открываю-

щих новые перспективы в их использовании на практике.

В связи с этим, в настоящей работе предпринята попытка получения и использования нанометричных кластеров меди в составах жидких смазочных материалов и исследования их триботехнических возможностей, которые до выполнения настоящей работы не проводились.

РАЗДЕЛ 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ МЕХАНИЗМОВ САМООРГАНИЗАЦИИ ПРИ ТРЕНИИ.

В трибосистемах с нанометричными кластерами меди рассмотрены физические механизмы упорядочивания вещества в контактной зоне для объяснения уменьшения силы трения и её автоколебаний в условиях самоорганизации.

2.1. Структурирование жидкости в гидродинамическом потоке.

Деформация жидкости, содержащей анизодиаметричные частицы, в ламинарном потоке описывается тензором напряжения второго ранга

где 7 - динамическая вязкость; V, - компоненты скорости жидкости в точке с координатами х, у, г (рис 1); <5,*- символ Кронекера.

Рис I. Распределение скоростей и системы координат (лабораторная х, у, г и собственная ани-

зодиаметричной частицы в градиентном потоке.

хг Если жидкость не сжимаема, то

л (а** &,

Тензор анизотропии среды с аксиальной симметрии

определяется как (3)

1

(2)

частицами

(3)

где 0, - угол, образуемый осью частицы с координатной осью ;; черта сверху означает статистическое усреднение.

При небольших деформациях взаимосвязь между тензорами анизотропии и деформации является линейной

(4)

(5)

что свидетельствует об одинаковой ориентации и^ и относительно направления потока жидкости при наличии градиента скорости. В лабораторной системе координат тензор симметричен (и,* = щ,) с отличными от нуля компонентами: их. = и^ = q., где д - величина градиента по оси г..

Переходя от лабораторной системы к собственной и обратно получим тензор и,к в виде,

недиагональные члены которого обращаются в 0 только при а = ± 45°. Отсюда следует, что анизодиаметричные частицы самопроизвольно ориентируются в градиентном потоке жидкости под углом в 45° по отношению к направлению потока.

Рассмотрение функции распределения ориентационной упорядоченности частиц в потоке, состоящего из потока, вызванного гидродинамическими силами и диффузионного потока, приводит к аналогичным выводам.

Таким образом, самоорганизация в гидродинамическом режиме трения проявляется в структурировании жидкости в градиентном потоке, управляющим параметром при этом является градиент скорости сИ^/ск, в поддерживающем слое.

2.2. Механизм уменьшения вязкости в структурированной жидкости.

Объяснение уменьшения вязкости структурированной в гидродинамическом зазоре жидкости может быть связано с реализацией эстафетного механизма переноса вещества и импульса.

В общем случае упорядоченные молекулярные агрегаты в гидродинамическом зазоре можно рассматривать, как непрочные комплексные соединения, а сам перенос, как диссоциацию и образование новых молекул по двум основным механизмам:

В обычных условиях и при трении при небольших нагрузках реализуется механизм 1. При повышенных удельных нагрузках в условиях фрикционного взаимодействия возможна смена механизма на При высокой степени упорядоченности механизм приобретает эстафетный характер и с увеличением давления, а вместе с ним и и градиента скорости приводит к уменьшению вязкости.

Количественная оценка понижения вязкости:

»7 = -

пкТ(Х'\2 £

■и

,кТ

где и - число частиц в единице объема; V - частота колебаний молекулы около моментального положения равновесия; X' - среднее расстояние между соседними молекулярными слоями жидкости; X - расстояние перескока молекулы;

показывает, что поскольку в динамически упорядоченной жидкости при реализации эстафетного механизма расстояние перескока существенно увеличивается и X, которое можно рассматривать, как дистанцию эстафеты становится больше X', то при Л'=соп$1 происходит уменьшение вязкости.

Таким образом, смена механизма вязкого течения является причиной уменьшения вязкости и вместе с ней и силы трения при самоорганизации за счёт динамической упорядоченности в гидродинамическом режиме.

2.3. Самоорганизация в условиях граничного трения и при переходе в режим безызносности.

Для объяснения механизма модификации поверхности в условиях граничного трения и формирования сервовитой плёнки при переходе в режимизбирательного переноса, использована простейшая модель (рис. 2)

Поток кластеров меди

Рис.2. Модель самоорганизации фрикционной системы, при кинетическом описании самоорганизации фрикционных систем. В соответствии с моделью формирование сервовитной плёнки при переходе от граничного трения к ИП может быть представлено в виде простой последовательности реакций:

где Л- поверхность трения; Ве - дисперсная фаза медных кластеров, коагулирующих на поверхности трущихся тел вместе с адсорбированными молекулами и ионами электролита Е дисперсионной среды; АВе- коагуля-ционная структура свежего осадка кластеров меди на поверхности, содержащая в своем составе электролит е; АВ - конденсационно-кристаллизационная структура, в которую превращается коагуляционная структура, представляющая собой формирующуюся сервовитную медную пленку, из которой под действием трения удалены молекулы и ионы электролита; к) кг - константы скоростей химических'реакций.

Анализ системьгуравнений (8) соответствующей (7)

позволяет выявить общую тенденцию: разупорядочивание структуры контакта при образовании Abe: чем меньше [АВе], тем более упорядочена структура контакта.

Учитывая полидисперсный характер содержащихся в смазке кластеров меди, очевидно, что механизм формирования сервовитной плёнки должен быть связан со ступенчатой коагуляцией полидисперсного золя на поверхности фрикционного взаимодействия и периодическим, вследствие этого, колебаниям [АВе], приводящих к возникновению автоколебаний силы трения и состава поверхностного слоя. Градиентный характер образующейся в ходе самоорганизации трибосистемы медной плёнки является следствием ступенчатой коагуляции. Управляющим параметром при самоорганизации в условиях граничного трения и при переходе в режим ИП является градиент концентрации ионов электролита, dc/dx¡.

Результаты теоретического анализа позволяют предполагать, что использование нанометричных кластеров меди в составе смазочных материалов может приводить к самоорганизации трибосистем и улучшению их триботехнических характеристик в разных режимах трения: гидродинамическом, граничном и при переходе от граничного трения к ИП.

(8)

РАЗДЕЛ 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

Трибологические проявления эффекта избирательного переноса исследовались на парах трения латунь - сталь и сталь - сталь. В качестве смазочных сред использовались водные растворы алифатических спиртов (пропанол, пропандиол, глицерин), содержащие 80% спирта и 20% дистиллированной воды (%, масс). Исследования проводились на торцевой машине трения АЕ-5, ЧШМ и трибометрах МТ-1, TR-2.

Топография, химический состав и структура поверхностных слоев при трении исследовались современными методами физико-химического анализа: элементный и функциональный анализ поверхности выполнен с использованием рентгеноспектрального анализа, ОЖЕ-спектроскопии и FTIR-спектроскопии; шероховатость поверхности исследовалась методом профилометрии, а топография с использованием электронной и туннельной микроскопии.

РАЗДЕЛ 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ТРИБОЛОГИЧЕСКИХ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ ЭФФЕКТА БЕЗЫЗНОСНОСТИ ПРИ ТРЕНИИ.

Трибологические испытания 80% водных растворов систематического ряда спиртов: пропанола-1, пропанола-2, пропандиола-1,2 и глицерина в паре трения «латунь - сталь» показали, что возможность реализации ИП определяется атомностью спирта. Только в многоатомных спиртах за приемлемое время удаётся реализовать эффект безызносного трения.

Анализ поверхности .свидетельствует о решающем влиянии состава смазочной среды на соотношение металлов в поверхностном слое. Так на поверхности латуни после трения в глицерине количество меди увеличивается с 58,27% до 91,5%, что связано с формированием серво-витной плёнки, а в пропаноле-1 практически не отличается от исходной латуни.

Рис.3.Сканирующая туннельная микроскопия поверхности стали после трения в паре с медью в глицерине.

Исследование топографии

поверхности методами сканирующей электронной и туннельной микроскопии (рис. 3) позволило предположить, что механизм формирования сервовитной плёнки при реализации эффекта безызносности включает в себя образование кластеров меди с размерами меньше 10"7 м с последующим их выделением на трущихся поверхностях.

Микрорентгеноспектральный анализ и ОЖЕ-спектроскопия показывают, что в составе поверхности трения находят своё отражение все элементы, входящие в вещества, составляющие трибологическую систему. В тоже время функциональный анализ органической части поверхности трения методом ШЯ-спектроскопии (Рис. 4) свидетельствует о глубоких химических изменениях смазочного материала в процессе трения, связанных в основном с процессами окисления, комплексообразова-ния и полимеризации. Распределение органических веществ по поверхности коррелирует с топографией поверхности: наибольшее количество органических веществ (толщина органической или металлоорганической плёнки) приходится на углубления поверхности контакта.

На основании полученных данных предложена схема трибохими-ческих превращений глицерина в условиях безызносного трения:

Рис.4 . ШЯ-спектроскопия поверхности латуни после 20 часов трения в глицерине.

Комплекс выполненных исследований позволяет утверждать, что самоорганизация при реализации эффекта безызносности в трибосистеме «латунь - глицерин - сталь» происходит в результате эволюции трибоси-стемы, основными стадиями которой последовательно являются:

• Граничное трение. В систем латунь-глицерин-сталь, при малых скоростях относительного скольжения, начальный этап эволюции - это граничное трение с высокими (~10"1) коэффициентами трения, характеризующийся повышенным износом медного сплава, в результате чего в смазочной среде накапливаются частицы износа латуни с широким распределением по размерам от 10"4 до 10"8 м. В это же время протекают трибохимические реакции окисления глицерина и образования комплексных соединений металлов, которые образуются как на поверхности трения, так и за счёт топохимических эффектов на частицах износа. В результате частицы износа непрерывно уменьшаются в размерах, начинается формирование кластеров меди.

• Переход от граничного трения к безызносному. Происходит по достижению критических концентраций комплексных соединений и размеров частиц износа, из которых на поверхности трения формируется сервовитная плёнка, при ступенчатой коагуляции, обогащенных медью кластеров с размерами менее 10'7 м, связь между которыми осуществляется за счёт коллективизации электронов при прорыве органической обкладки кластеров под действием внешнего давления и сил трения. Возникают автоколебания силы трения от значений, характерных для граничного трения, до значений, характерных для режима ИП. В результате за относительно короткое время, на сопряжённых поверхностях, образуется сервовитная плёнка, на которой формируется серфинг-слой из комплексных соединений меди и продуктов три-бопревращений глицерина. Реализуется диффузиошю-вакансионный механизм формоизменения поверхностного слоя, приводящий к сверхантифрикционности и безызносности.

• Безызчосное трение. В условиях безызносного трения происходит непрерывный обмен кластерами и комплексными соединениями меди поверхности и смазочной среды, система самоорганизуется за счёт автоколебательных реакций трибокоординации и в стационарном состоянии может функционировать до тех пор, пока обеспечена подпитка зоны контакта необходимыми для самоорганизации компонентами.

Таким образом, можно предполагать, что введение в состав смазочного материала нанометричных кластеров меди можно использовать для обеспечения самоорганизации при реализации эффекта безызносности.

РАЗДЕЛ' 5. РАЗРАБОТКА И ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ СМАЗОЧНЫХ КОМПОЗИЦИЙ, СОДЕРЖАЩИХ НАНОМЕТРИЧНЫЕ КЛАСТЕРЫ МЕДИ.

Для получения устойчивых коллоидных растворов меди в водно-глицериновых смесях и водно-маслянных эмульсиях, использована технология, отличающаяся тем, что стабилизированные кластеры меди, размером менее 10"7 м вводятся в состав смазочного материала в процессе электрохимического восстановления меди в ультразвуковом поле (Рис. 5). Образующиеся в таком процессе на катоде медные кластеры «сбиваются» с его поверхности ультразвуком и стабилизируются ПАВ, в качестве которых использованы растворимые в воде аммонийные соли типа [Ы^ГНаГ.

В зависимости от технологических факторов: время электролиза {дг;}, сила тока{^} при электролизе, частота {х?} и мощность ультразвукового воздействия в водно-глицериновой среде могут быть получены дисперсии, содержащие в своём составе наномет-ричные кластеры меди (Рис. 6) в смеси с растворёнными комплексными соединениями.

Рис 5. Схема получение нанометричных кластеров меди.

Результаты электронно-микроскопического исследования дисперсной фазы (Рис.6) свидетельствуют, что образующиеся кластеры меди имеют средний размер частиц <3-10"8 м.

Оптимизация технологии получения кластеров в водно-глицериновой смеси проведена с использованием методов математического планирования эксперимента (план 24). Параметром оптимизации служили противоизносные свойства смазочного материала, определенные по диаметру пятна износа после часовых, при нагрузке 40 кгс, испытаний на ЧШМ (ГОСТ 9490-75). Анализ полученного в результате оптимизации уравнения регрессии- показывает, что наибольшее влияние на противоиз-

носные свойства изученной смазочной среды с нанометричными кластерами меди оказывают ток электролиза, частота и мощность УЗ воздействия, определяющие размеры образующихся кластеров

В результате проведенного исследования были установлены оптимальные режимы получения смазочных Рис. 6. Электронная композиций для дальнейших исследований: микроскопия получен- плотность тока электролиза - 5 mА-cм'", ных кластеров меди мощность УЗ-воздействия - 0,3 А; частота

УЗ-воздействия -22 кГц; время 40 мин.

РАЗДЕЛ 6. ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ НАНО-МЕТРИЧНЫХ КЛАСТЕРОВ МЕДИ.

Исследование в прецизионном трибологическом эксперименте антифрикционных свойств водно-глицериновой смеси, содержащей в своем составе дисперсную фазу из нанометричных кластеров меди в широком диапазоне P,V,T показало, что при трении медного сплава по стали в среде, содержащей нанометричные кластеры меди, в зависимости от внешних условий могут быть реализованы разные режимы: гидродинамическое или граничное трение, а также ИП (рис.7) и переходные режимы от гидродинамического трения к граничному и от граничного к избирательному переносу (рис.8).Указанные пять режимов исчерпывают все многообразие наблюдаемых в эксперименте трибологических особенностей исследуемой трибосистемы.

Из полученных результатов следует, что: • при скорости относительного скольжения меньше 1 м с"1 в исследуемой паре трения реализуется граничное трение или переходной режим от граничного трения к ИП,

а §100

1 ■ 1 ■■1 I " I— I 3

1 1 --—-1— 2 I >—1

71.0 Время 1 |с|

Рис. 7. Зависимость коэффициента трения (2) и электрического сопротивления фрикционного контакта (3) от изменения удельной нагрузки (1) при трении Бр.ОФ-10 по стали 45 в режиме ИП.

Рис. 8. Зависимость коэффициента трения (2) и электрического сопротивления фрикционного контакта (3) от изменения удельной нагрузки (1) при трении Бр.ОФ-10 по стали 45 в режиме перехода от граничного трения к ИП.

увеличение скорости до 4м-с' приводит к росту вероятности возникновения гидродинамического режима, а в интервале скорости от 1м-с"' до4м-с"' правилом является реализация переходньгх режимов; ♦ увеличение температуры до 65°С способствует реализации ИП, а после 65°С наоборот затрудняет его реализацию.

Таким образом, подтверждается широко известное мнение о наличии жестко ограниченных интервалов Р,У,Т внутри которых реализация ИП не вызывает сомнения.

Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что кластеры меди могут быть весьма эффективным средством для реализации ИП. Их эффективность в исследуемой трибосистеме связана, прежде всего, с кардинальным уменьшением времени необходимого для самоорганизации трибосистемы и безусловного перевода ее в условия безызнос-ного трения.

Последнее подтверждает гипотезу о том, что в классической трибосистеме «медный сплав-глицерин-сталь» время, требующееся для перехода в режим безызносности, может быть обусловлено необходимостью накопления в смазочной среде соответствующих размеров и концентрации медных кластеров, участвующих в формировании сервовитной пленки.

В связи с этим, особый интерес представляют результаты, полученные в условиях граничного трения, переходном режиме от граничного трения к ИП (рис.8) и при ИП (рис.7).

Объяснение колебательного характера коэффициента трения и электрического сопротивления контакта при увеличении и уменьшении нагрузки в условиях граничного трения, при переходе от граничного трения к ИП и сверхнизких коэффициентов трения при ИП может быть связано с представленным в разделе 2.3. механизмом формирования сервовитной плёнки.

В приложениях приведены акты внедрения, подтверждающие практическое использование результатов работы.

Общие выводы.

1. При исследовании современными физико-химическими методами механизма избирательного переноса в классической «латунь-глицерин-сталь» и модельных трибосистемах показано, что самоорганизация при формировании сервовитной плёнки в процессе перехода исследованных систем в режим безызносности происходит с участием металлических кластеров с размерами не более м.

2. Предложены физические модели для обоснования эффективности кластеров меди при самоорганизации в условиях гидродинамического и граничного трения, а также при переходе в режим безызносного трения.

3. Показано, что самоорганизация исследуемых трибосистем обусловлена, в условиях граничного трения и при переходе в режим безызнос-ности, ступенчатой коагуляцией кластеров меди, что сопровождается формированием градиентной структуры сервовитной плёнки, колебательным характером изменения её состава и толщины, а также периодическими колебаниями силы трения. В гидродинамическом и эластогидродинамическом режимах, структурирование нанометрич-

ных кластеров в градиентном гидродинамическом потоке приводит к смене механизма вязкого течения, сопровождающегося уменьшением вязкости жидкости в поддерживающем слое и снижением силы трения.

4. Установлено, что управляющими параметрами самоорганизации при использовании в составе смазки кластеров металлов в условиях гидродинамического трения является градиент скорости, а при граничном трении - градиент концентрации ионов электролита в слоях смазки, непосредственно прилегающих к зоне контакта.

5. Разработан способ и оптимизирована технология получения стабильных смазочных композиций, содержащих в своём составе кластеры меди с размерами 3-10'8м. В прецизионном трибологическом эксперименте, в широком диапазоне Р,У,Т, при исследовании трибологиче-ских и электрических свойств контактной зоны пары трения бронза-сталь и сталь-сталь в средах с нанометричными кластерами меди установлено, что самоорганизация в такой трибосистеме проявляется в виде синхронных автоколебаний силы трения и электрического сопротивления контактной зоны, причем при росте силы трения сопротивление падает и наоборот.

6. Установлено, что всё многообразие видов трения реализуемых в паре бронза-сталь при трении в средах с нанометричными кластерами может быть представлено пятью режимами: гидродинамическим, граничным, ИП, переходным от гидродинамического к граничному и от граничного к ИП. Определены триботехнические и электрические характеристики, специфические для каждого из отмеченных режимов.

7. Продемонстрирована эффективность нанометричных кластеров меди в составах жидких смазочных материалов и СОТС при трении независимо от геометрии (точечный, линейный, контакт поверхностей) фрикционного контакта. Показано, что и в неблагоприятных для реализации ИП условиях: при испытаниях на ЧШМ и при сверлении глубоких отверстий на трущихся поверхностях формируется сервовитная плёнка, улучшающая фрикционные характеристики контакта и уменьшающая износ контактирующих поверхностей.

8. Предложен механизм трибохимических превращений глицерина при трении в режиме безызносности, включающий реакции его трибо-окисления, трибоконденсации, трибополимеризации, трибокоордина-ции, а также трибокластеризации трущихся металлов. Показано, что реакции с участием металлов поверхности трения имеют особое значение в механизме формирования сервовитной плёнки.

9. Разработана аппаратура и технология для получения нанометричных кластеров меди в растворах электролитов и в водно-масляных эмульсиях, позволяющая модифицировать стандартные СОТС с целью улучшения их эксплуатационных свойств.

10. Результаты работы использованы ОАО «Роствертол», ОАО НПП КП «КВАНТ», ФГУП ОКТБ «Орион», а так же при выполнении государственных программ России и Польши и входят в договор о международном сотрудничестве между ДГТУ и Техническим университетом г. Радома (Польша). Ожидаемый экономический эффект составляет более 100 тыс. рублей в год.

Основные положения диссертации опубликованы в 26 работах основными из которых являются:

1. Трибоэлектрохимия эффекта безызносности. Механизм формирования граничных слоев на стали в самоорганизующейся трибологиче-ской системе "медь-глицерин-сталь"/ А.С. Кужаров, В.Э. Бурлакова, А.А. Кужаров и др.// Трение и износ-1998.- Т.19, № 6. - С.768-778.

2. Использование новых методов при изучении эффекта безызносности при трении / А.С. Кужаров, В.Э. Бурлакова, А.А. Кужаров и др. // Вестник ДГТУ. Сер. Трение и износ. - Ростов н/Д, 2000.- С.36-48.

3. Молекулярные механизмы самоорганизации при трении. Ч.1: Исследование самоорганизации в гидродинамическом режиме трения / А.С. Кужаров, К.С. Ахвердиев, К. Кравчик, А.А. Кужаров // Трение и износ- 2001. - Т. 22, № 1.. с. 84-91.

4. Молекулярные механизмы самоорганизации при трении. Ч.11: Ориен-тационная упорядоченность поддерживающего слоя при самоорганизации в гидродинамическом режиме трения / А.С. Кужаров, С.Б. Бул-гаревич, А.А. Кужаров, К. Кравчик // Трение и износ- 2001.- Т. 22, №2.- С. 173-179.

5. Молекулярные механизмы самоорганизации при трении. Ч.Ш: Гипотетические механизмы уменьшения вязкости структурированной в гидродинамическом зазоре жидкости / СБ. Булгаревич, А.С. Кужаров, А.А. Кужаров, Г.П. Шапкина // Трение и износ- 2001.- Т. 22, №3.- С. 289-294.

6. Молекулярные механизмы самоорганизации при трении. Ч. IV: Автоколебания при трении в средах с гигантскими кластерами меди / А.С Кужаров, СБ. Булгаревич, А.А. Кужаров и др. // Трение и износ-2001.- Т. 22, №4.- С. 650-658.

7. Трибологические проявления самоорганизации при трении металлов в водноспиртовых средах / В.Э. Бурлакова, А.А. Кужаров, А.С. Кужа-

ров и др.- Вестник Дон. гос. техн. ун-та.- 2001. - Т. 1, №2(8). - С. 147150.

8. Молекулярные механизмы самоорганизации при трении.'Ч^: Самоорганизация в условиях граничного трения / А. С. Кужаров, СБ. Бул-гаревич, А.А. Кужаров, К. Кравчик // Трение и износ- 2002.- Т. 23, №6.- С. 645-652.

9. Исследование электрохимических характеристик фрикционного контакта в самоорганизующейся системе «латунь-глицерин-сталь» / А.А. Кужаров, Е.В. Малыгина, В.Э. Бурлакова, А.С. Кужаров // Надёжность и качество в промышленности, энергетике и на транспорте: Тез. докл. Между нар. конф., 6-8 окт.- Самара, 1999. - С. 72-73.

10. Кужаров А.А. Технология получения кластеров меди нанометричных размеров / А.А. Кужаров, В.Э. Бурлакова, А.А. Рыжкин // Тезисы Чу-гаевской конференции, 25-29 июня. - Ростов н/Д, 2001

11. Кужаров А.А. Применение FTIR-спектроскопии для анализа поверхности трения в самоорганизующихся фрикционных системах/ А.А. Кужаров // Международная конференция по новым технологиям и приложениям современных физико-химических методов (ядерный магнитный резонанс, хроматография/масс-спектрометрия, ИК-Фурье спектроскопия и их комбинации) для изучения окружающей среды: Тез. докл., 25-28 сент. - Ростов н/Д, 2001. - С. 104-105.

12. Кужаров А.А. Триботехническая эффективность нанометричных кластеров меди / А.А. Кужаров // Молодежь и наука - третье тысячелетие: Тез. докл. второго Междунар. конгр. студентов, молодых ученых и специалистов, 15-19 апр. -М., 2002.- С. 18-19.

ЛР №04779 от 18.05.01. В набор 16.01.04. В печать 19.01.04. Объём 1,3 усл.пл,, 1,3 уч-изд л. Офсет. Формат 60x84/16. Бумага тип №3. Заказ № 6. Тираж 100.

Издательский центр ДГТУ

Адрес университета и полиграфического предприятия: 344010, г. Ростов-на-Дону, пл.Гагарина, 1.

»- 2265

РНБ Русский фонд

2004-4 27609

ВВЕДЕНИЕ.

РАЗДЕЛ 1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ И УЛУЧШЕНИЯ ТРИБОТЕХНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СМАЗОЧНЫХ

МАТЕРИАЛОВ.

1.1. Введение.

1.2. Эффект избирательного переноса.

1.3. Трибохимические реакции в режиме безызносности.

1.4. Металлоплакирующие смазочные материалы.

1.4.1. Нанометричные кластеры металлов.

1.4.2. Современные металлоплакирующие смазочные материалы.

1.4.3. Сравнительные триботехнические характеристики современных добавок к смазочным материалам.

1.4.4. Металлоплакирующие СОТС.

РАЗДЕЛ 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ МЕХАНИЗМОВ САМООРГАНИЗАЦИИ ПРИ ТРЕНИИ.

2.1. Структурирование жидкости в гидродинамическом потоке.

2.2. Механизм уменьшения вязкости в структурированной жидкости

2.3. Самоорганизация в условиях граничного трения и при переходе в режим безызносности.

РАЗДЕЛ 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

3.1. Машины трения.

3.2. Методики и оборудование физико-химических исследований.

РАЗДЕЛ 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ТРИБОЛОГИЧЕСКИХ

И ФИЗИКО- ХИМИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ

ЭФФЕКТА БЕЗЫЗНОСНОСТИ ПРИ ТРЕНИИ.

4.1. Трибологические свойства систем "латунь - спирт - сталь".

4.2. Анализ поверхности трения.

4.3. Химический состав поверхности трения.

4.3.1. Элементный анализ поверхности трения.

4.3.2. Исследование состава органической пленки на поверхности трения.

РАЗДЕЛ 5. РАЗРАБОТКА И ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ СМАЗОЧНЫХ КОМПОЗИЦИЙ, СОДЕРЖАЩИХ НАНОМЕТРИЧНЫЕ

КЛАСТЕРЫ МЕДИ.

РАЗДЕЛ 6. ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ НАНОМЕТРИЧНЫХ КЛАСТЕРОВ МЕДИ.

6.1. Исследование трибологических свойств при трении.

6.2. Эффективность применения нанометричных кластеров в СОТС при резании.

Актуальность темы. Стратегической линией развития современной триботехники является использование самоорганизующихся трибосистем, среди которых особое место занимает наиболее изученная система «медный сплав - глицерин - сталь», обеспечивающая реализацию эффекта безызносности при трении, который проще всего достигается применением металлоплакирующих смазок, в качестве активных компонентов которых применяются высокодисперсные порошки металлов, в частности, меди и её сплавов. Смазочные материалы с такими присадками используются, в частности, в качестве автомобильных масел или металлоплакирующих пластичных смазок и широко представлены на рынке образцами отечественных и зарубежных производителей, например, "Атланта", "Вымпел", МС 1000, "Lubrifilm", СМ-01-"Л", Феном, Optimol, ER(Energy Release) и др.

Эффективность, смазочных материалов, особенно жидких, содержащих в своём составе высокодисперсные металлы, не всегда соответствуют рекламным характеристикам, что требует проведения дополнительных научных исследований, позволяющих объективно судить о триботехнических свойствах металлоплакирующих смазок в различных узлах трения и управлять ими на основании сведений о механизме смазочного действия.

В связи с этим, представляется актуальным использовать в качестве металлоплакирующих присадок к жидким смазочным материалам нанометричные кластеры металлов, обладающие специфическими, а в ряде случаев и уникальными механическими и физико-химическими характеристиками и позволяющие получать их устойчивые композиции даже в маловязких жидкостях. Триботехнические свойства таких кластеров, а также способы получения смазок, их содержащих, до проведения настоящей работы были неизвестны.

Таким образом, актуальность настоящей работы заключается в необходимости создания научных основ для изучения закономерностей изнашивания в трибосистемах, одним из компонентов которых являются жидкие смазочные материалы с нанометричными кластерами меди, обеспечивающие реализацию эффекта безызносности при трении.

Работа выполнена в рамках договора о межвузовском научном сотрудничестве между ДГТУ и Радомским техническим университетом (Польша) от 25.05.94 г. при финансовой поддержке Министерства образования РФ в форме гранта РФ № ТСЮ-6.1-1077 и гранта Президента РФ по государственной поддержке ведущих научных школ РФ-НШ-1096.2003.8. Основанием для выполнения работы служили государственные программы Министерства образования РФ: «Экспортные технологии и международное сотрудничество» на 1996-2000 гг., «Исследование самоорганизации фрикционных систем при трении» на 1999-2000гг., «Исследование самоорганизации в механических системах» на 2000-2001 гг.

Цель работы: Повышение долговечности узлов трения за счёт самоорганизации трибосистем применением смазочных материалов с нанометричными кластерами меди.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

1. Теоретическое обоснование возможности самоорганизации при использовании анизодиаметричных кластеров металлов нанометричных размеров при трении в гидродинамическом и граничном режимах смазки, а также в условиях эффекта безызносности.

2. Экспериментальное исследование механизма самоорганизации в условиях эффекта безызносности современными физико-химическими и трибологическими методами.

3. Разработка методики и оптимизация технологии получения смазочных композиций, содержащих нанометричные кластеры меди.

4. Изучение триботехнических свойств жидких смазочных материалов с нанометричными кластерами меди в процессах трения.

5. Исследование механизма смазочного действия и самоорганизации в средах с нанометричными кластерами меди при реализации избирательного переноса.

Научная новизна:

1. Экспериментально доказано, что механизм формирования сервовитной плёнки в классической трибосистеме «латунь — глицерин - сталь» включает образование в процессе трения кластеров меди с размерами менее 10"7 м.

2. Выявлено влияние химического строения органических спиртов на возможность реализации в их водных растворах эффекта безызносности при трении латуни по стали: увеличение атомности спирта и длины углеводородного радикала облегчают реализацию эффекта безызносности.

3. Установлено, что самоорганизация трибологических систем со смазками, содержащими нанометричные кластеры меди в гидродинамическом режиме, обеспечивается структурированием поддерживающего слоя за счёт ориентационной упорядоченности анизодиаметричных частиц в градиентном потоке и образование упорядоченных молекулярных супраструктур. В условиях граничного трения и при переходе в режим ИП самоорганизация обусловлена ступенчатой коагуляцией на поверхности трения полидисперсной фазы нанометричных кластеров из раствора электролита, формированием в контактной зоне сервовитной медной плёнки, структура которой по нормали к поверхности характеризуется градиентом состава и механических свойств, а также периодическим изменением в зоне контакта концентрации ионов электролита, что вызывает колебательный характер изменения триботехнических свойств пары трения.

4. В качестве управляющих параметров в молекулярных механизмах самоорганизации в исследованной трибосистеме выступает обусловленные трением градиенты скорости относительного скольжения dV/dXj в условиях гидродинамического трения и концентрации активных компонентов смазки dc/dxj при граничном трении и при переходе в режим ИП.

Практическая ценность:

1. Разработана и оптимизирована технология получения жидких смазочных материалов, содержащих в своём составе нанометричные кластеры меди, заключающаяся в комплексном (электрическом и ультразвуковом) воздействии на смазочную среду, выполняющую роль электролита, в процессе электролиза с медным анодом. Показано, что наибольшее влияние на размер образующихся кластеров меди в разработанной технологии оказывает ток электролиза, мощность и частота ультразвукового воздействия.

2. Установлена эффективность смазочных материалов с нанометричными кластерами меди в условиях гидродинамического и граничного трения, а также в режиме избирательного переноса в парах трения «бронза-сталь» и «сталь - сталь».

3. Определены области (P,V,T), обеспечивающие функционирование исследованных трибосистем в режиме самоорганизации с низкими и сверхнизкими значениями коэффициента трения. Показано, что независимо от геометрии контакта (точечный, линейный или контакт площадей) на сопряжённых поверхностях образуется медная плёнка, обеспечивающая снижение коэффициента трения в отдельных случаях до 10° и интенсивность износа до 10"12.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и получили положительную оценку на: Втором всероссийском семинаре «Нелинейные' процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении», Воронеж, 3-5 февраля 1999 г.; международной конференция «Надёжность и качество в промышленности, энергетике и на транспорте», Самара, 6-8 октября 1999 г.; 2-й международной научно-технической конференции «Новые технологии управления движением технических объектов», Новочеркасск, 1999г.; XX международной Чугаевской конференции по координационной химии, Ростов-на-Дону, 2529 июня 2001 г.; VI международной научно-технической конференции по динамике технологических систем «ДТС-2001», Ростов-на-Дону, 25-28 сентября 2001 г.; Международной конференции по новым технологиям и приложениям современных физико-химических методов для изучения окружающей среды, Азов, 25-28 сентября 2001 г.; Втором Международном конгрессе студентов, молодых учёных и специалистов «Молодёжь и наука - третье тысячелетие»/У8ТМ'02, Москва, 15-19 апреля 2002 г.; The XIV-th conference "Physical Methods in Coordination and Supramolecular Chemistry". Chisinau, Moldova, 9-12 сентября 2002 г.; II международной конференции по новым технологиям и приложениям современных физико-химических методов для изучения окружающей среды, Ростов-на-Дону, 12-21 сентября 2003 г. и ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ДГТУ 1999-2003 гг.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 26 печатных работ, в том числе 10 в центральной печати.

10.Результаты работы использованы ОАО «Роствертол», ОАО НПП КП «КВАНТ», ФГУП ОКТБ «Орион», а так же при выполнении государственных программ России и Польши и входят в договор о международном сотрудничестве между ДГТУ и Техническим университетом г. Радома (Польша). Ожидаемый экономический эффект составляет более 100 тыс. рублей в год.

121

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ.

Из представленных в работе литературных данных, результатов теоретических и экспериментальных исследований следует, что дальнейшим развитием современных тенденций в повышении качества и триботехнической эффективности металлоплакирующих смазочных материалов, связанных с регулированием размеров и формы частиц металла в составе смазки с целью увеличения стабильности получаемых композиций и безусловно транспорта металлоплакирующего компонента в зону фрикционного контакта, является, учитывая возможности синтеза нанометричных кластеров металлов, использование в рецептурах жидких смазочных материалов гигантских кластеров, обеспечивающих самоорганизацию трибологических систем и функционирование их в условиях безызносного трения, т.е. в результате выполнения диссертационной работы получено новое решение актуальной задачи -создание саморегулирующихся трибосистем, что имеет существенное значение для развития теоретической и прикладной трибологии.

На основании вышеизложенных в настоящей работе исследований можно сделать следующие выводы:

1. При исследовании современными физико-химическими методами механизма избирательного переноса в классической «латунь-глицерин-сталь» и модельных трибосистемах показано, что самоорганизация при формировании сервовитной плёнки в процессе перехода исследованных систем в режим безызносности взаимно происходит с участием металлических кластеров с размерами не более 10'7 м.

2. Предложены физические модели для обоснования эффективности анизодиаметричных кластеров меди при самоорганизации в условиях гидродинамического и граничного трения, а также при переходе в режим безызносного трения.

3. Показано, что самоорганизация исследуемых трибосистем обусловлена, в условиях граничного трения и при переходе в режим безызносности, ступенчатой коагуляцией кластеров меди, что сопровождается формированием градиентной структуры сервовитной плёнки, колебательным характером изменения её состава и толщины, а также периодическими колебаниями силы трения. В гидродинамическом и эластогидродинамическом режимах, структурирование нанометричных кластеров в градиентном гидродинамическом потоке приводит к смене механизма' вязкого течения, сопровождающегося уменьшением вязкости жидкости в поддерживающем слое и снижением силы трения.

4. Установлено, что управляющими параметрами самоорганизации при использовании в составе смазки кластеров металлов в условиях гидродинамического трения является градиент скорости, а при граничном трении - градиент концентрации ионов электролита в слоях смазки, непосредственно прилегающих к зоне контакта.

5. Разработан способ и оптимизирована технология получения стабильных смазочных композиций, содержащих в своём составе кластеры меди с о размерами ~3-10" м. В прецизионном трибологическом эксперименте, в широком диапазоне P,V,T, при исследовании трибологических и электрических свойств контактной зоны пары трения «бронза-сталь» и «сталь-сталь» в средах с нанометричными кластерами меди установлено, что самоорганизация в такой трибосистеме проявляется в виде синхронных автоколебаний силы трения и электрического сопротивления контактной зоны, причём при росте силы трения сопротивление падает и наоборот.

6. Установлено, что всё многообразие видов трения реализуемых в паре бронза-сталь при трении в средах с нанометричными кластерами может быть представлено пятью режимами: гидродинамическим, граничным, ИП, переходным от гидродинамического к граничному и от граничного к ИП. Определены трнботехническне и электрические характеристики контактной зоны, специфические для каждого из отмеченных режимов.

7. Продемонстрирована эффективность нанометричных кластеров меди в составах жидких смазочных материалов и СОТС при трении независимо от геометрии (точечный, линейный, контакт поверхностей) фрикционного контакта. Показано, что и в неблагоприятных для реализации ИП условиях: при испытаниях на ЧШМ и при сверлении глубоких отверстий на трущихся поверхностях формируется сервовитная плёнка, улучшающая фрикционные характеристики контакта и уменьшающая износ контактирующих поверхностей.

8. Предложен механизм трибохимических превращений глицерина при трении в режиме безызносности, включающий реакции его трибоокисления, трибоконденсации, трибополимеризации, трибокоординации, а также трибокластеризации трущихся металлов. Показано, что реакции с участием металлов поверхности трения имеют особое значение в механизме формирования сервовитной плёнки.

9. Разработана аппаратура и технология для получения нанометричных кластеров меди в растворах электролитов и в водно-масляных эмульсиях, позволяющая модифицировать стандартные СОТС с целью улучшения их эксплуатационных свойств.

1. Справочник по триботехнике. В 3-х томах.- Т.2.- М.-Машиностроение.-1990.-416 С.

2. Смазочные материалы. Антифрикционные и противоизносные свойства. Методы испытаний. Справочник.-М.-Машиностроение.-1989.-218 С.

3. Трение, изнашивание и смазка.// Справочник под ред. И.В. Крагельского.- Т.2.- М.-Машиностроение.- 1979.- 420 С.

4. Д.Н. Гаркунов, И.В. Крагельский Об атомарном схватывании металлов при трении. //ДАН СССР.-1957.-Т.113.-№2.-С.326-3285. Открытие №41 от 12.11.56.

5. Д.Н. Гаркунов. Триботехника. М.:Машиностроение.-1989.- 424 С.

6. Л.М. Рыбакова, Л.И. Куксенова. Структура и износостойкость металла. М: Машиностроение.- 1982.- С. 209.

7. С.Н. Комаров, В.Ф. Пичугин, Н.Н. Комарова. Металлоплакирующие смазочные материалы для пар трения сталь-сталь.// Долговечность трущихся деталей машин.-Вып. 5.- М: Машиностроение.- 1990.-С. 70-75.

8. Г. Хайнике. Трибохимия.- М.: Наука.- 1985.- С. 487.

9. S. Plaza. Tribochemia procesu tarcia. ZEM.- 2.3(103).- V. 30.- 1995.- S.371-390.

10. S. M.Hsu, M.C. Shen, E.E. Klaus, H.S. Cheng, P.Y. Lacey. Mechano-chemical model: reaction temperatures in a concentrated contact. Wear.-1994.- 175.- S. 209-218.

11. C. Westerfield, S.Agnew. IR study of chemistry of boundary lubrication with high temperatures and high pressure shear. Wear.- 1995.- 181-3.- S. 805-809.

12. K. Nakayama. Triboemission of charged particles from various solids under boundary lubrication conditions. Wear.- 1994.- 178.- S. 61-67.

13. К. Nakayama, Н. Hashimoto. Effect of surrounding gas pressure on triboemission of charged particles and photons from wearing ceramic surfaces. Tribol. Trans.- 1995.- 38.- S. 35-42.

14. Б.В. Дерягин, H.A. Кротова, В.П. Смига. Адгезия твёрдых тел.- М.: Наука.- 1973.

15. S. Plasa. Some chemical reactions of organic disulfides in boundary lubrication.//ASLE Trans.-1987.-V.30.-P. 493-500.

16. C. Kajdas. On a negative- ion concept of EP action of organo-sulfur compounds. ASLE Trans.- 1985.- 28.- S. 21-30.

17. C. Kajdas. About a negative- ion concept of the antiwear and antiseizure action of hydrocarbons during friction. Wear.- 1985.- V. 101.- P. 1-12.

18. C. Kajdas. Importance of action reactive intermediates for lubricant component reactions with friction surface. Lubr. Sci.- 1994.- 6.- S. 203-227.

19. A.A. Поляков, Ф.И. Рузаиов. Трение на основе самоорганизации. М.:Наука.- 1992.- 128 С.

20. Ю.С. Симаков, И.М. Михин. О механизме избирательного переноса при трении.- Сб. Избирательный перенос при трении.- М.:Наука.- 1975.-С.6.

21. Ю.С. Симаков, А.К. Прокопенко, С.Г. Красиков. Инициирование избирательного переноса медьсодержащими присадками в маслах. Сб. Физико-химические основы смазочного действия.- Тез. Всесоюз. конф.-Кишинев.- 1979.- С. 117.

22. Ю.С. Симаков. О механодеструкции и структурировании полимеров при совместном диспергировании с минеральными солями. Сб. Исследование водородного износа.- М.:Наука.-1977.-С.39.

23. А.С. Кужаров. Координационная химия избирательного переноса. Дисс. докт. тех. наук.-Ростов-на-Дону.-1991.-513 С.

24. А.С. Кужаров, Н.Ю. Онищук. Металлоплакирующие смазочные материалы (обзор). Сб. Долговечность трущихся деталей машин. - М.: Машиностроение, 1988. - С. 96-143.

25. А.Д. Гарновский, Ю.И. Рябухин, А.С. Кужаров. Прямой синтез координационных соединений из металлов в неводных средах (обзор).-Коорд. Химия.- 1984.- Т. 10.- В. 8.- С. 1011-1033.

26. А.С. Кужаров. Комплексообразование при трении в режиме избирательного переноса (обзор).- Вестник машиностроения.- 1990.-№9.- С. 27-30.

27. В. Эбелинг. Образование структур при необратимых процессах. М: Мир.- 1979.- С. 280.

28. П. Гленсдорф, И. Пригожин. Термодинамическая теория структуры, устойчивости и флуктуации. М: Мир.- 1973.- С. 280.

29. Г. Хаккен. Синергетика. М.: Мир.- 1980.-440 С.

30. А.А. Кужаров. Электрохимические свойства и структура фрикционного контакта при трении в режиме безызносности. Диплом.- Ростов-на-Дону.- 1998.-84 С.

31. В.В. Синицын. Подбор и применение пластичных смазок.- М.- Химия.-1969.-376 С.33. Пат. № 269, 636 США.

32. Авт. Свид. №179409 СССР. Металлоплакирующая смазка/ Д.Н. Гаркунов, В.Н. Лозовский, В.Г. Шимановский.-Заявл. 14.05.62.- Опубл. В Б.И. 1966.-№5.-МКИ СЮМ 1/02.

33. Авт. Свид. №874748 СССР. Антифрикционная паста "Эдма-10" / А.К. Митрофанов, М.Н. Зеленская.-Заявл. 28.05.76.-№2367681/ 23-04.-Опубл. В Б.И. 1981.-№39.-МКИ СЮМ 7/02, 7/26.

34. Авт. Свид. №502985 СССР. Пластичная смазка/ А.П. Крахмалев, А.П. Буховцсва А.П., А.И. Климаов и др.-МКИ СЮМ 7/02 ,7/14 ,7/24.

35. Пат. №3, 232, 872 США. Пластичные смазки, загущенные комплексными алюминиевыми мылами./- Заявл. 05.02.64, опубл. 01.02.66, НКИ 252-19.

36. Авт. Свид. №194214 СССР. Смазка для резьбовых соединений./ И.Д. Афанасьев, В.А. Воробьёв, И.Е. Добкин и др.- Заявл. 31.01.66, опубл. 23.05.67.

37. Авт. Свид. №518517 СССР. Пластичная смазка/ В.В. Войншток, Н.С. Смирнова, Р.А. Левенто и др.- Заявл. 17.05.74, № 2024169/23-4.- опубл. В Б.И. 1976.-№ 23.- МКИ СЮМ 5/12, 5/20, 7/16, 7/30.

38. О.В. Фисенко. Разработка металлоплакирующих смазок с полиметаллическими добавками. Дисс. канд. тех. наук.- Ростов-на-Дону, 1994.-168 С.

39. A.S. Kuzharov, O.V. Fisenko. Си, Ni, Со and their compounds as part of metal-plaquer lubricants: composition, tribotechnical properties and mechanism of lubrication.// Problemy ecspluatacji.-1994.-№l 1.-S.45-53.

40. С.П. Губин. Химия кластеров. Наука.- М.-1987.

41. В.В. Смирнов, JI.A. Тюрина. Кластеры металлов На Ша групп: получение и реакционная способность.- Успехи химии.-63(1).- 1994.- С. 57-72.

42. В. Федин. Гигантские неорганические кластеры. Наука в Сибири,-1999.-№8.

43. Clusters of atoms and molecules, Springer Series in Chemical Physics, Berlin, Heidelberg, Springer-Verlag, 1994 v52.

44. Evolution of Size Effects in Chemical Dynamics, v70, Ed.I.Prigogine, S.A.Rice, J.Wiley and Sons, part 2, 1988.

45. R.F.Service Small Clusters Hit the Big Time.- Science.- V.271.- 1996.- P. 920-922.

46. A.P. Alivisatos. Science.- V.271.- 1996.- P. 933-937.

47. J. Shi, S. Gider, K. Babcock, D.D. Awschlom. Science.- V.271.- 1996.- P. 937-941.

48. V.I. Kuleba, Ye. L. Ostrovskaya, V.V. Pustavalov. Effect of superconducting transition on tribological properties of materials. Tribology International 34(4).- 2001.- P. 277-286.

49. М.Г. Мильвидский, В.В. Чалдышев. Наноразмерные атомные кластеры в полупроводниках новый подход к формированию свойств материалов. ФТП.- 1998.- том 32.- вып. 5.- С. 513.52. www.amg.spb.ru/bussines/masla.html

50. Ф. Маслов. Модификатором по износу. За рулём. №10.- 1999.- С.74.

51. Ф. Маслов. На зависть сковородкам или 5000 км без масла. За рулём. №2.- 2000.- С. 78-80.

52. В.Д. Шашурин. Повышение усталостной прочности тонкостенных деталей. Журнал ИТО.- №4.-2000.

53. Е.И. Берникер Твёрдая дисульфид молибденовая смазка.-Машиностроитель.- 1962.-№2.

54. А.А. Рыжкин. Исследование процесса сверления жаропрочных сталей быстрорежущими и твёрдосплавными свёрлами малого диаметра.- канд. дисс.- Ростов-на-Дону.- 1966.- 217 с.

55. А.С. Стешин. Наш опыт применения твёрдой дисульфидмолибденовой смазки.- Машиностроитель.- 1964.- №6.

56. Latour A., Marciniak. Effectywnosc emulsji siarkomanych oraz emulsji z dodatkiem drusiarczku molibdenu jako chlodziwprzy skramaniu metali.-"Mechanik".- 34.-№ 12.- 1961; 35.-№ 1.- 1962.

57. A. Lewis. Prolundamento della durate degil untensiel con aggiuntivi agli olil da tagilo.-„Maccine".- 18.-№ 1.- 1960.

58. G. Polzin Der einfluG von Molybdandisulfid auf der standweg von spiralbohren.- "Werkstat und betrieb".- № 11,93.- 1960.

59. W. Schanzer. Standzeit-erhohung von spannabhebnden wekzeugen durch molykote-oderflachenpraparation.- "Maschinen und Werkzeug-europa technic".- V. 63.-№22.- 1962.

60. А.С. Кужаров, К. Кравчик. К вопросу о самоорганизации при гидродинамическом трении./ZFirst Conference on Control and Selfoganization in Nonlinear System.-CSNS' 2000, Txtendet Abstracts.-Bialystok-Suprasl, Poland, 2000.-S.24-25.

61. К. Кравчик. Трибологическая идентификация самоорганизации при трении со смазкой.- Дис. д-ра техн. наук. Ростов-на-Дону, 2000.- 280 с.

62. И.М. Елманов, В.И. Колесников. Термовязкоупругие процессы трибосистем в условиях упругогидродинамического контакта. Ростов-на-Дону, 1999.-174 с.

63. М.В. Волькенштейн. Молекулярная оптика. M.-JL: Гостеиздат, 1951,-С. 507-543.

64. Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. Теоретическая физика. -М.: Наука, 1988.-Т.4.-730 с.

65. Трение, изнашивание и смазка. Справочник. Под редакцией И.В. Крагельского и В.В. Алисина. М: Машиностроение, 1979.- С.49-56.

66. Ю.Г. Фролов. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. М.: Химия, 1988.- 463 С.

67. Ф. Даниэльс, Р. Олберти. Физическая химия. М.: Мир. - 1978 - С.340-342.

68. А.Ф. Скрышевский. Структурный анализ жидкостей и аморфных тел. М.: Высшая школа, 1980.- 328 С.

69. Ф. Басоло, Р. Пирсон. Механизмы неорганических реакций. Изучение комплексов металлов в растворе. М: Мир, 1971.-592 С.

70. К. Дей, Д. Селбин. Теоретическая неорганическая химия. М.: Химия, 1976.-567 С.

71. Э.А. Мелвин-Хьюз. Физическая химия. М.: Иностр. Литература.- 1962.-кн. 2.- С. 649-650.

72. Т.М. Бирштейн, О.В. Птицын. Конформации макромолекул. М.: Наука.- 1964.-391С. .

73. А.С. Кужаров, С.Б. Булгаревич, А.А. Кужаров и др. Молекулярные механизмы самоорганизации при трении. Ч. IV: Автоколебания при трении в средах с гигантскими кластерами меди // Трение и износ.-2001.- Т. 22, №4.- С. 650-658.

74. А.С. Кужаров, Р. Марчак, А.А. Рыжкин, В.Э. Бурлакова, А.А. Кужаров. Элементный и функциональный состав сёрфинг-пленки при трении в режиме безызносности. Надежность и эффективность станочных и инструментальных систем.- Ростов н/Д.- 1988.- С. 162.

75. Д.А. Фридрихсберг. Курс коллоидной химии.-Л.: Химия, 1974.- 352 С.

76. Л.С. Кужаров. Технология получения нанометричных кластеров меди.// XX Международная Чугаевская конференция по координационной химии (тезисы докладов).- Ростов-на-Дону.- Изд. Рост, ун-та, 2001.

77. Ф. Даниэльс, Р. Олберти. Физическая химия. М.: Мир, 1978.- 645 С.

78. И.Т. Гороновский, Ю.П. Назаренко, Е.Ф. Некряг. Краткий справочник по химии.- Киев: Наукова думка, 1974.- 821 С.

79. Э. Маршелл. Биофизическая химия.- М.: Мир, 1981, Т2.- С. 518-520.92. ГОСТ 9490-75.

80. Е.Г. Задошенко. Трибологические и физико-химические особенности самоорганизации при трении в режиме безызносности. // Дисс. Кан. Тех. Наук.- Ростов-на-Дону.-1996.- С. 146.

81. J. Guzik. Badania tribologicznych wlasciwosci olejow przekladniowych. Rozprawa doktorska.-Radom.- 1994.

82. R. Marczak. Badania materialow tribologicznych.// Wybrane problemy tribologii.- PWN.- Warszawa.- 1990.

83. J. Guzik. Metoda wyznaczania charakterystyk tribologicznych olejow przekladniowych. Tribologia.- 1992.-№5.

84. C. Kajdas, J. Nita, K. Krawczyk. Sposob i uktad do pomiaru wtasnosci smfrnych srodkow smarowych.- патенты: Polski №202886, BRD G-7364644, P-2853128, USA 4.311.036.

85. C. Kajdas, J. Nita, K. Krawczyk. Nowy tip urz^dzenia do badan wlasnosci smarnych srodkow smarowych.//tribologia.-1980.- №11.- S. 621-628.

86. C. Kajdas, J. Nita, K. Krawczyk. A new methods for rapid estimation of the antifriction performance of lubricans.//Wear.-1981 .-V/80.-P.645-652.

87. Д.В. Назаренко. Оптимизация процесса сверления глубоких отверстий малого диаметра.- Кан. Дисс.-Ростов-на-Дону.- 1998.

88. G. Binning, Н. Rohrer. Scanning tunneling microscopy from birth to adolescence. //Reviews of Modern Physics.- 59.-1997.-№3.-S. 615.

89. B. Drake, R. Sonnenfeld, J. Schneir, P.K. Hansma. Scanning tunneling microscopy of processes at liquid-solid interfaces. // Surface Sience.-1987.-№181.-S. 92.

90. T. Blaszczyk, W. Olejniczak, P. Kobierski. Elekrochemiczny skaningowy mikroskop tunelowy. // Pomiary, Automatyka, Kontrola.- 1995.- №12.- S. 342-346.

91. T. Blaszczyk, P. Kobierski. Test of the electrochemical scanning tunneling microscope. //The 3rd International Symposium "Electrochemistry in Practice and Theory".- 1995.- S. 23-32.

92. R. Messerschmidt, M. Harthcock. Infrared microspectroscopy.// Practical spectroscopy series.- V.6.-1988.- 282 P.

93. A. Wachal. Krytyczna analiza procesu selektywnego przenoszenia.// Tribologia.-1997.-№5-6.-S. 963-970.

94. R. Marczak. Niskotarciowe dodatki do oleju a EWW.//Tribologia.-1988.-№2.-S. 131-147.

95. R. Marczak, A.S. Kuzarow, J. Guzik, E.G. Zadoszienko, M. Marczak. Badacie zjawiska bezzuzyciowego tarcia w ukladzie materialowym: stal-mos^ndz-gliceryna.// Zagadnienia Eksploatacji Maszyn.-1995.-V.30.-z.3(103).-S. 399-405.

96. А. С. Кужаров, P. Марчак, Я. Гузик, К. Кравчик, Е.Г. Задошенко. Исследование трибологических проявлений самоорганизации в системе латунь-глицерин-сталь.// Трение и износ.-1996.-Т. 17.-№ 1.- С. 113-122.

97. И.К. Маршаков, А.В. Введенский, В.Ю. Кондрашин, Г.А. Боков. Анодное растворение и селективная коррозия сплавов.// Воронеж: Воронежский Университет.-1998.-148 С.

98. S. Pytko, S. Marzec. Szklo wodne jako dodatec do wodnych roztworow stosowanych w procesach tribologicznych. // Tribologia. № 3.- 1994 - 211216 S.

99. S. Pytko, S. Krawczyk, J. Lab?dz, S. Marzec. Okreslenie oporow smarowania przy wierceniu z zastosowaniem nowych substancji chlodz^co-smaruj^cych.// Tribologia.-№5.-1994.-566-571 S.

100. R. Marczak, D. Morozow. Badania wptywu dodatku dyspersyjnych cz^stec molibdenu na tribologiczne wlasnosci cieczy smarujXco-chlodz^cych.// Tribologia.-№3.-2000.-467-474 S.

101. H. Weller. Angew. Chem. 1993. 105, 43.

102. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1993. 32,41.

103. A. Henglein, P. Mulvaney, A. Holzwarth, Т. E. Sosebee, A. Foj'tik. Ber. Bunsenges. Phys. Chem. 1992, 96, 754.

104. W.P. Halperin. Rev. Mod. Phys. 1987, 58, 533.

105. K. Ploog. Angew. Chem. 1988, 100, 611.

106. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1988. 27, 593.

107. I. P. Herman. Chem. Rev. 1989. 89. 1323.

108. G. Nimtz, P. Marquard, H. Gleiter, J. Cryst. Growth 1988, 86, 66.

109. Сотрём в порошок? Поиск.- №5.- 5 февраля 1999 г.- С. 7.

110. М.Т. Reetz, W. Helbig, S.A. Quaiser. Electrochemical methods in the synthesis of nanostructured transition metal clusters.-Active metals.-Weinheim-N. Y.-Basel-Cambridge-Tokyo.-1996.-P. 279-299.

111. G. Schmid. Clusters and Colloids. VCH. Weinheim. 1994.

112. A. Henalein. J. Phys. Chem. 1993. 97, 5457.

113. S. C. Davis, K. Klabunde. Chem. Rev. 1982. 82, 153.

114. L. N. Lewis. Chem. Rev. 1993, 93. 2693.

115. G.Schmid. Chem. Rev. 1992. 92. 1709.

116. В. C. Gates, L. Guczi, H. Knozinger. Metal Clusters in Catalysis. Elsevier. Amsterdam. 1986.

117. A. Firkowski. Erkenntnisse zur Selbstorganisation reibender System unter dem Bedingungen der selektiven Ubertragung.// Vortrag auf 2. Kollogium "Werkstoffstruktur und Verschleip". 13-14 November 1986.- Ing. Hocschule Zwickau, 1986.

118. С.И. Дякин. Испытания металлоплакирующих смазочных материалов применительно к тяжелонагруженным кинематическим парам трения скольжения.// В кн. Избирательный перенос в тяжелонагруженных узлах трения.-М.: Машиностроение, 1982.- С. 134162.

119. Б.Д. Воронков, В.Г. Шадрин, И.В. Петрова. Состояние и перспективы использования эффекта избирательного переноса при трении в химическом оборудовании. Обзор.- М., 1984.- 36 с.

120. И.М. Мельниченко. О температурном режиме избирательного переноса.//Трение и износ.-1981.- Т.2.-№5.-С. 912-916.

121. В.В. Горский, А.Н. Грипачевский, B.JI. Немошкаленко и др. Атомное и электронное строение быстрозакаленных структур в системе Си-О-Fe.// Металлофизика. 1987.- Т.9.- №5.- С. 73-82.

122. В.В. Горский, А.Н. Чубенко, И.А. Якубов. О строении легированных кислородом структур в контактной зоне трения никеля.// Металлофизика.- 1987.-Т.9.-№2.- С. 116-117.

123. А.С. Кужаров, В.Э. Бурлакова, Е.Г. Задошенко, А.А. Кужаров, Е.В.Малыгина. Использование новых методов при изучении эффекта безызносности.// Вестник ДГТУ. сер.Трение и износ. — Ростов-на-Дону, 2000.-С. 36-48.

124. А.С. Кужаров, К.С. Ахвердиев, К. Кравчик, А.А. Кужаров. Молекулярные механизмы самоорганизации при трении. Часть I.

125. Исследование самоорганизации в гидродинамическом режиме трения. //Трение и износ.-2001.- Т.22.- № 1.- С. 84-91.