blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2015-8-597-602blackmet-713Research ArticleМАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И НАНОТЕХНОЛОГИИMATERIAL SCIENCE AND NANOTECHNOLOGIESТРИБОЛОГИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ НАНОСТРУКТУРНЫХ МАТЕРИАЛОВTRIBOLOGICAL BEHAVIOR OF NANOSTRUCTURED MATERIALSСтоляровВ. В.StolyarovV. V.

д.т.н., профессор, главный научный сотрудник

101990, Россия, г. Москва, Малый Харитоньевский пер., 4

107023, Россия, г. Москва, Большая Семеновская ул., 38

Dr. Sci. (Eng.), Professor, Chief Researcher

4, M. Kharitonevskii lane, Moscow, 101000, Russia

38, B. Semenovskaya str., Moscow, 107023, Russia

vlstol@mail.ruИнститут машиноведения им. А.А. Благонравова РАН; Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)РоссияResearch Institute for Machine Science named after A.A. Blagonravov of the Russian Academy of Sciences (IMASH RAN); Moscow State University of Mechanical Engineering (MAMI)Russian Federation201504102015588597602Copyright © Столяров В.В., 20152015Столяров В.В.Stolyarov V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/713

Аннотация. Представлены литературные и собственные данные по сравнительному поведению трибологических характеристик объемных образцов чистых металлов (меди, никеля, титана) в крупнозернистом и наноструктурном состояниях, полученных деформационными и электрохимическими методами. Испытания на трение были выполнены по схеме шарик – диск. Исследована температурная зависимость коэффициента трения в титане. Показано, что при комнатной и повышенных температурах наблюдается снижение коэффициента трения и износа металлов в наноструктурном состоянии по сравнению с крупнозернистыми аналогами. Температурная зависимость коэффициента трения зависит от размера зерен. В наноструктурном состоянии повышение температуры, как правило, приводит к уменьшению трибологических характеристик, а в крупнозернистом – к повышению. Рассмотрены аналитические методы и подходы к моделированию контакта твердых тел с учетом атомной структуры поверхности.

Abstract. The paper presents literary and own data on comparative behavior of tribological characteristics of bulk samples of pure metals (copper, nickel, titanium) in coarse-grained and nanostructured state processed by deformation and electrochemical methods. The friction tests have been carried out under the scheme ball – disk. The temperature dependence of titanium friction coefficient has been investigated. It has been shown, that at room and higher temperatures the decrease in friction coefficient and wear resistance of metals in nanostructure state can be observed in comparison with coarse-grained counterparts. The temperature dependence of friction coefficient changes according to the grain size. In nanostructure state rise in temperature as a rule leads to the reduction of tribological characteristics, and in coarse-grained state – to the increase. The analytical methods and approaches to modeling of the solid state contact have been considered in view of the surface atomic structure.

наноструктурамедьникельтитандеформационное поведениетрениеадгезияnanostructurecoppernickeltitaniumdeformation behaviorfrictionadhesionReferencesВалиев Р.З., Александров И.В. Объемные наноструктурные металлические материалы. Получение, структура и свойства. – М.: Академкнига, 2007. – 398 с. Valiev R.Z., Aleksandrov I.V. Ob’emnye nanostrukturnye metallicheskie materialy. Poluchenie, struktura i svoistva [Bulk nano structured metallic materials. Obtaining, structure and properties]. Moscow: Akademkniga, 2007. 398 p. (In Russ.).Валиев Р.З., Александров И.В. Объемные наноструктурные металлические материалы. Получение, структура и свойства. – М.: Академкнига, 2007. – 398 с. Valiev R.Z., Aleksandrov I.V. Ob’emnye nanostrukturnye metallicheskie materialy. Poluchenie, struktura i svoistva [Bulk nano structured metallic materials. Obtaining, structure and properties]. Moscow: Akademkniga, 2007. 398 p. (In Russ.).Valiev R.Z., Islamgaliev R.K., Alexandrov I.V. // Prog. Mater. Sci. 2000. Vol. 45. P. 103 – 189.Valiev R.Z., Islamgaliev R.K., Alexandrov I.V. // Prog. Mater. Sci. 2000. Vol. 45. P. 103 – 189.Liddicoat P.V., Liao X.Z., Y. Zhao Y. etс. // Nature communications. 2010. September. P. 1 – 7.Liddicoat P.V., Liao X.Z., Y. Zhao Y. etс. // Nature communications. 2010. September. P. 1 – 7.Han Z., Lu L., Lu K. // Tribology Letters. 2006. January. Vol. 21. № 1. P. 47 – 52.Han Z., Lu L., Lu K. // Tribology Letters. 2006. January. Vol. 21. № 1. P. 47 – 52.Mishra R., Basu B., Balasubramaniam R. // Mater. Sci. & Eng. 2004. A 373. P. 370 – 373.Mishra R., Basu B., Balasubramaniam R. // Mater. Sci. & Eng. 2004. A 373. P. 370 – 373.Stolyarov V.V., Shuster L.Sh., Migranov M.Sh. etc. // Materials Science and Engineering. 2004. A 371. P. 313 – 317.Stolyarov V.V., Shuster L.Sh., Migranov M.Sh. etc. // Materials Science and Engineering. 2004. A 371. P. 313 – 317.Столяров В.В. // Изв. вуз. Черная металлургия. 2010. № 11. С. 51 – 54. Stolyarov V.V. Inelasticity of metals with ultrafi ne grained structure. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2010, no. 11, pp. 51–54. (In Russ.).Столяров В.В. // Изв. вуз. Черная металлургия. 2010. № 11. С. 51 – 54. Stolyarov V.V. Inelasticity of metals with ultrafi ne grained structure. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2010, no. 11, pp. 51–54. (In Russ.).Шустер Л.Ш. Адгезионное взаимодействие режущего инструмента с обрабатываемым материалом. – М.: Машиностроение, 1988. – 96 с. Shuster L.Sh. Adgezionnoe vzaimodeistvie rezhushchego instrumenta s obrabatyvaemym materialom [Adhesive interaction of a cutting instrument with the processed material]. Moscow: Mashinostroenie, 1988. 96 p. (In Russ.).Шустер Л.Ш. Адгезионное взаимодействие режущего инструмента с обрабатываемым материалом. – М.: Машиностроение, 1988. – 96 с. Shuster L.Sh. Adgezionnoe vzaimodeistvie rezhushchego instrumenta s obrabatyvaemym materialom [Adhesive interaction of a cutting instrument with the processed material]. Moscow: Mashinostroenie, 1988. 96 p. (In Russ.).Fox-Rabinovich G.S., Kovalev A.J., Shuster L.Sh. etc. // Wear. 1997. Vol. 206. P. 214.Fox-Rabinovich G.S., Kovalev A.J., Shuster L.Sh. etc. // Wear. 1997. Vol. 206. P. 214.Чертовских С.В., Шустер Л.Ш., Столяров В.В. // Трение и износ. 2005. Т. 26. № 1. С. 80 – 83. Chertovskikh S.V., Shuster L.Sh., Stolyarov V.V. Tribotechnical properties of nitinol, obtained by intensive plastic deformation. Trenie i iznos. 2005, Vol. 26, no. 1, pp. 80–83. (In Russ.).Чертовских С.В., Шустер Л.Ш., Столяров В.В. // Трение и износ. 2005. Т. 26. № 1. С. 80 – 83. Chertovskikh S.V., Shuster L.Sh., Stolyarov V.V. Tribotechnical properties of nitinol, obtained by intensive plastic deformation. Trenie i iznos. 2005, Vol. 26, no. 1, pp. 80–83. (In Russ.).Israelachvili J.N. // Nature. 2005. Vol. 435. P. 893.Israelachvili J.N. // Nature. 2005. Vol. 435. P. 893.Luan B., Robbins M.O. // Nature. 2005. Vol. 435. P. 929.Luan B., Robbins M.O. // Nature. 2005. Vol. 435. P. 929.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.