Уплотненный слой оксида глазурь описывает часто блестящие, износостойкий защитный слой оксида , образованный , когда два металла (или металлические и керамические) скользят друг против друга при высокой температуре в кислородсодержащей атмосфере . Слой образуется на одной или обеих контактирующих поверхностях и может защитить от износа.
Фон [ править ]
Не часто используемое определение глазури - это сильно спеченный уплотненный оксидный слой, образующийся в результате скольжения двух металлических поверхностей (или иногда металлической поверхности и керамической поверхности) при высоких температурах (обычно несколько сотен градусов Цельсия) в окислительных условиях. Скользящее или трибологическое действие приводит к образованию оксидного мусора, который может уплотняться на одной или обеих поверхностях скольжения и при правильных условиях нагрузки, скорости скольжения и химического состава оксидов, а также (высокой) температуры спекаться вместе с образованием слоя «глазури». Образующаяся в таких случаях «глазурь» на самом деле представляет собой кристаллический оксид., с очень маленьким кристаллом или размером зерна, приближающимся к наноразмерным уровням. Такие слои «глазури» изначально считались аморфными оксидами той же формы, что и керамические глазури, поэтому название «глазурь» до сих пор используется.
Такие «глазури» привлекают ограниченное внимание из-за их способности защищать металлические поверхности, на которых они могут образовываться, от износа в условиях высоких температур, в которых они образуются. Эта защита от высокотемпературного износа позволяет потенциально использовать их при температурах, выходящих за пределы диапазона обычных углеводородных, силиконовых или даже твердых смазочных материалов, таких как дисульфид молибдена (последний пригоден для кратковременных температур примерно до 450 ° C). После их образования дальнейшее повреждение незначительно, если только не произойдет резкого изменения условий скольжения.
Такие «глазури» создают механически стойкий слой, который предотвращает прямой контакт между двумя скользящими поверхностями. Например, когда два металла скользят друг по другу, между поверхностями может быть высокая степень сцепления . Адгезия может быть достаточной, чтобы привести к переносу металла с одной поверхности на другую (или удалению и выбросу такого материала) - эффективному адгезионному износу (также называемому сильным износом ). При наличии слоя «глазури» такие серьезные адгезионные взаимодействия не могут происходить, и износ может быть значительно снижен. Продолжающееся образование окисленного мусора во время более постепенного износа, который в результате (называемый умеренным износом ) может поддерживать слой «глазури» и поддерживать этот режим низкого износа.
Однако их потенциальное применение было затруднено, поскольку они были успешно сформированы только в тех условиях скольжения, в которых они предназначены для обеспечения защиты. Ограниченное количество повреждений при скольжении (называемое «износом из-за приработки» - на самом деле короткий период адгезии или сильного износа) должно произойти до того, как образуются оксиды и могут образовываться такие слои «глазури». Усилия по поощрению их раннего формирования увенчались очень ограниченным успехом, и ущерб, нанесенный в период «обкатки», является одним из факторов, препятствующих использованию этой техники на практике.
Поскольку образовавшийся оксид является результатом трибохимического разложения одной или обеих металлических (или керамических) поверхностей в контакте, исследование глазурей с уплотненным оксидным слоем иногда называют частью более общей области высокотемпературной коррозии .
Образование оксидов во время высокотемпературного износа при скольжении не приводит автоматически к образованию «глазури» уплотненного оксидного слоя. При определенных условиях (потенциально из-за неидеальных условий скорости скольжения, нагрузки, температуры или химического состава / состава оксида) оксид может не спекаться вместе, и вместо этого рыхлые частицы оксида могут способствовать или улучшать удаление материала за счет абразивного износа. При изменении условий может также наблюдаться переход от образования рыхлого абразивного оксида к образованию защитных от износа уплотненных слоев оксидной глазури и наоборот, или даже повторное появление адгезива или сильного износа. Из-за сложности условий, регулирующих наблюдаемые типы износа,Было предпринято несколько попыток сопоставить типы износа со ссылкой на условия скольжения, чтобы помочь лучше понять и спрогнозировать их.
Возможное использование [ править ]
Из-за возможности защиты от износа при высоких температурах, за пределами которых можно использовать обычные смазочные материалы, предполагалось возможное использование в таких областях, как автомобильные двигатели , производство электроэнергии и даже аэрокосмическая промышленность , где существует растущая потребность в еще более высокой эффективности и, следовательно, в рабочих температурах. .
Слои уплотненного оксида при низких температурах [ править ]
Уплотненные оксидные слои могут образовываться из-за скольжения при низких температурах и обеспечивать некоторую защиту от износа, однако в отсутствие тепла в качестве движущей силы (либо из-за нагрева трением, либо из-за более высокой температуры окружающей среды) они не могут спекаться вместе, образуя более защитную глазурь слои.
См. Также [ править ]
Ссылки [ править ]
- И.А. Инман. Уплотненный слой оксид Формирование в условиях ограниченного мусора удержания на Wear интерфейс во время высокой температуры скольжения Износа жаропрочных , Ph.D. Диссертация (2003), Университет Нортумбрии, ISBN 1-58112-321-3 ( предварительный просмотр )
- С.Р. Роуз - Исследования высокотемпературного трибологического поведения суперсплавов , доктор философии. Диссертация, AMRI, Нортумбрийский университет (2000)
- PD Wood - Влияние встречной поверхности на износостойкость некоторых сплавов при комнатной температуре и 750 ° C , доктор философии. Диссертация, SERG, Университет Нортумбрии (1997)
- Дж. Ф. Арчард и У. Херст - Износ металлов в условиях без смазки , Proc Royal Society London, A 236 (1956) 397-410
- JF Archard и W. Hirst - Исследование процесса мягкого износа . Лондонское королевское общество, A 238 (1957) 515-528
- Дж. К. Ланкастер - Образование поверхностных пленок при переходе между умеренным и сильным металлическим износом , Proc. Лондонское королевское общество, A 273 (1962) 466-483
- TFJ Quinn - Обзор окислительного износа. Часть 1: Истоки трибо окислительного износа . Инт., 16 (1983) 257-270
- IA Inman, PK Datta, HL Du, Q Luo, S. Piergalski - Исследования высокотемпературного износа при скольжении металлических разнородных поверхностей раздела , Tribology International 38 (2005) 812–823 (Elsevier / Science Direct)
- Ф. Х. Стотт, Д. С. Лин и Г. К. Вуд - Структура и механизм образования оксидных слоев «глазури» на сплавах на основе никеля при износе при высоких температурах , Коррозия, Vol. 13 (1973) 449-469
- Ф. Х. Стотт, Дж. Гласкотт и Г. К. Вуд - Модели образования оксидов при скольжении , Proc Royal Society London A 402 (1985) 167-186
- Ф. Х. Стотт - Роль окисления в износе сплавов , Tribology International, 31 (1998) 61-71
- FH Stott - Износ металлов при скольжении при высоких температурах , Trib. Инт., 35 (2002) 489-495
- J. Jiang, FH Stott and MM Stack - Математическая модель скользящего износа металлов при повышенных температурах , Wear 181 (1995) 20-31
- TFJ Quinn - «Окислительный износ», износ 18 (1971) 413-419
- SC Lim - Последние разработки в картах износа , трибо. Int., Vol. 31, №№ 1-3 (1998) 87-97
