ПОВЫШЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ТЯЖЕЛОНАГРУЖЕННЫХ ТРИБОСИСТЕМ ПУТЕМ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ИХ КОНТАКТНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Обсуждаются принципы выбора материалов, технологии нанесения и модифицирования металлических поверхностей трения при вакуумной ионно-плазменной обработке алмазоподобных покрытий физическими методами. На основе квантово-химических расчетов и с использованием современного инструментария – рентгеновской фотоэлектронной и оже-электронной спектроскопии (РФЭС и ОЭС) – проведена оценка энергии межатомных взаимодействий на границах зерен железа, разделенных атомами различных химических элементов. С помощью методов квантовой химии показано, что при моделировании прочностных свойств нанопокрытий, нанесенных на поверхность металла и состоящих из атомов элементов Ti, Al, N, влиянием глубоколежащих слоев железа на прочность покрытия можно пренебречь. Этот эффект обусловлен сильным экранирующим действием электронной подсистемы железа на внешние воздействия. Использование в работе методов квантовой химии позволило исследовать эффекты, возникающие на наноуровне и мало доступные для исследования с помощью приборной техники. В частности, установлено, что при нанесении на поверхность железа вначале углеродного нанопокрытия, а затем нанослоев из других элементов в системе слоев может происходить расслоение, приводящее к ослаблению общей прочности покрытия. Это расслоение обусловлено перераспределением электронной плотности между слоями из разных элементов. Возникающее при этом ослабление прочности может не проявляться при измерении прочности стандартными методами. В связи с этим при разработке новых типов нанопокрытий на металлах наряду со стандартными методами необходимо использовать и теоретические (в первую очередь квантово-химические) методы оценки прочности нанопокрытий. Рассматриваемый в работе подход может быть использован также при разработке критериев выбора химических элементов для модифицирования поверхностей трения, способствующих повышению износостойкости тяжелонагруженных трибосистем.

вакуумная ионно-плазменная обработка поверхностей трения, физические (PVD) и химические (DLC) методы модифицирования поверхностей, квантово-химические расчеты