Повышение износостойкости и долговечности поверхностного слоя поликристаллических материалов трибосопряжений комбинированием методов обработки.

Объектом исследований выступали образцы из термообработанной (отжиг) стали 45 после ультразвуковой упрочняющей обработки (УУО и последующей модификации при помощи лазерного облучения. Цели работы: повышение износостойкости и долговечности поверхностного слоя, в условиях высоких степеней деформации при силовом воздействии, за счет укрепления связей между зернами в поверхностных слоях фрикционных поликристаллических материалов. Для реализации поставленной цели были выполнены следующие работы: 1. Разработка методики модификации поверхностности поликристаллических тел комбинированным методом обработки ППД и КПЭ. 2. Формирования поверхностного слоя с использованием комбинированного метода обработки ППД и КПЭ. 3. Проведение металлографических исследований и определение механических характеристик полученных образцов. 4. Исследование изменений химического состава методом электронной микроскопии с микроанализатором. 5. Исследование трибологических характеристик модифицированных образцов на комплексе оборудования для проведения трибологических испытаний. 6. Разработка метода контроля качества модифицирования поверхности, основанного на применении метода рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Получение рентгеновских фотоэлектронных спектров элементов в модифицированных слоях стали и сформированных на ней защитных слоях и исследование химического состояния их поверхностей. Сегодня становится совершенно очевидным, что высокая надежность и работоспособность различных узлов трения определяется их высокой несущей способностью, износостойкостью поверхностного слоя. От структуры, состояния и свойств материала поверхностного слоя зависит способность трибосистем машин, механизмов и устройств длительно эффективно выполнять заданные функции. Именно поэтому в трибологии формируется новое научное направление – инженерия поверхности, чему и посвящена наша работа. Перспективным направлением снижения износа является улучшение свойств поверхности, находящейся в контакте. Именно в поверхностных слоях, участвующих в трении, происходит существенная перестройка структуры материала, появляются «вторичные структуры» как результат самоорганизации при трении. Перспективными методами поверхностного упрочнения и модифицирования являются методы, основанные на комбинировании обработки материалов концентрированными потоками энергии и вещества (КПЭ) и метода поверхностно пластического деформирования (ППД). Одним из наиболее технологически доступных и эффективных методов модификации и упрочнения поверхности с применением КПЭ является лазерное облучение (ЛО). Среди видов поверхностного пластического деформирования выделяют модифицирование поверхности с помощью рабочего инструмента, совершающего ультразвуковые колебания. Применение ультразвуковой обработки оказывает влияние на специфику контактного взаимодействия инструмента и обрабатываемой поверхности. В результате такого модифицирования в поверхностном слое обрабатываемой детали возможно формирование наноструктурного состояния.