Скользящих контактов

Для второй стадии характерно то, что в процессе дальнейшего циклического нагружения в локальных областях (например, на границах зерен) может возникнуть высокая концентрация напряжений, превышающая напряжение срыва дислокации, в результате чего начнется пластическая деформация. Данный процесс тесно связан с распространением полос скольжения и увеличением плотности скользящих дислокаций в объеме образца. Эти структурные изменения приводят к тому, что подвижность доменных границ уменьшается.

«Шероховатость» Df траекторий ротаций, радиусы и скорости перемещения фронтов фазового перехода определятся условиями на-гружения, плотностью и подвижностью скользящих дислокаций, а также однородностью их распределения в деформируемом объеме.

Для второй стадии характерно то, что в процессе дальнейшего циклического нагружения в локальных областях (например, на границах зерен) может возникнуть высокая концентрация напряжений, превышающая напряжение срыва дислокации, в результате чего начнется пластическая деформация. Данный процесс тесно связан с распространением полос скольжения и увеличением плотности скользящих дислокаций в объеме образца. Эти структурные изменения приводят к тому, что подвижность доменных границ уменьшается.

По Гилману [242], основной причиной деформационного упрочнения является образование дислокационных диполей при движении винтовых или смешанных дислокаций с порогами. Диполи, отрываясь от скользящих дислокаций, затрудняют движение идущих вслед за ними дислокаций. Увеличение степени деформации приводит к росту числа таких диполей, следовательно, возрастает и напряжение течения.

Однако анализ многочисленных литературных данных [275, 277, 298] показывает, что максимальная эффективность границ ячеек как барьеров для скользящих дислокаций достигается в основном при величине ф = 5—10°, когда L становится почти равной д,я, но, с другой стороны, зависит не только от ф, а определяется еще и внутренним:

ций на поверхности раздела может непрерывно перестраиваться, а поверхность раздела в этом случае может действовать как источник или сток скользящих дислокаций матрицы.

а) Прочность связи. Данные по корреляции между механическими свойствами и микроструктурой нескольких пластинчатых и стержневых композитов свидетельствуют о высокой прочности связи в композитах направленной кристаллизации. Обычно проводили испытания на растяжение или сжатие; меньше сведений имеется о характеристиках ползучести и усталости. Совершенство связи будет проиллюстрировано на ряде примеров. Из приведенных данных следует, что основная функция поверхности раздела заключается в передаче нагрузки от матрицы к упрочнителю. Если в композитах с пластинчатой или стержневой морфологией расстояние между упрочняющими элементами мало (не превышает примерно 5 мкм), то заметную роль могут играть другие эффекты, связанные с наличием поверхности раздела. Механическое стеснение и взаимодействие скользящих дислокаций с дислокационными сетками будут рассмотрены в п. «б».

При комнатных температурах и при 873 К усталостная прочность стержневого эвтектического композита Fe — Fe2B выше, чем чистого железа [24]. Усталостные трещины в этом композите зарождаются не на поверхности раздела матрица — волокно, а в местах выхода матрицы на поверхность образца. Де Сильва и Чэдуик рассмотрели возможные дислокационные механизмы, действующие при циклическом нагружении эвтектических композитов [24]. Если дислокации матрицы при скольжении пересекают поверхность раздела и армирующую фазу, то они перерезают упроч-нитель по минимальному размеру сечения. Напротив, скопление скользящих дислокаций матрицы у поверхности раздела может привести к концентрации напряжений и разрушению волокна. И тот и другой механизмы оставляют возможность для дальнейшей деформации матричной фазы. Эвтектический сплав Fe — Fe2B, в котором не действует ни один из этих механизмов, ведет себя как обычный металл, армированный волокнами, т. е. степени деформации волокна и матрицы должны быть соизмеримы. Таким образом, поведение этого сплава при циклическом нагружении иное, чем систем А1 — А1Э№ и Ni — Ni3Nb.

3) Независимо от механизма передачи напряжений поверхность раздела может явиться самостоятельным источником упрочнения, если микроструктура композита мелкодисперсна. Причина этого эффекта может заключаться во взаимодействии скользящих дислокаций с дислокациями поверхности раздела, а также в связанных с поверхностью раздела силах изображения и в механическом стеснении при деформации матрицы.

Характер деформирования направленных эвтектических композитов зависит от особенностей деформации обеих фаз и от взаимодействия скользящих дислокаций с приповерхностной зоной. Модели деформирования этих материалов будут обсуждаться для двух основных групп эвтектических сплавов: таких, где и матрица, и упрочняющая фаза могут пластически деформироваться, и таких, где пластически деформируется только матрица.

Пластическое течение металлов и сплавов описывается различными моделями деформационного упрочнения: 1) преодолением барьера Пайерлса—На-барро, характеризующим собственное сопротивление решетки Движению дислокаций; 2) преодолением в процессе деформации различного рода препятствий движению дислокаций (барьеров Ломера—Коттрелла или сидячих дислокаций и др.); 3) пересечением скользящих дислокаций с дислокациями «леса» и взаимодействием дислокаций с плоскими границами; 4) поперечным скольжением винтовой составляющей дислокаций с переползанием краевой составляющей дислокации; 5) зарождением (размножением) дислокаций.

Графит обладает хорошей электро- и теплопроводностью, высокой теплостойкостью (температура плавления около 3850 °С), малым коэффициентом трения. Поэтому графит применяют для электродов, скользящих контактов в электрических машинах, огнеупорных изделий, антифрикционных изделий, в частности для подшипниковых втулок и вкладышей, и, наконец, для смазывания трущихся поверхностей.

Материалы, применяемые для изготовления скользящих контактов, должны обладать высокой устойчивостью против истирания. В качестве материалов для скользящих контактов применяют холоднотянутую медь, бериллие-вую бронзу и ме/аллокерамические сплавы типа Ag—CdO.

Износ материала скользящих контактов определяется в основном трением.

В скользящих щеточных контактах часто используются различные композиционные материалы, в которых к металлу добавляют графит для уменьшения трения. Другие электрографитные материалы содержат добавки, которые в присутствии кислорода или водяных паров образуют смазку поверхности скользящих контактов.

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ ЩЕТОК СКОЛЬЗЯЩИХ КОНТАКТОВ

нии от поверхности. Для меди это расстояние порядка 10 мкм, для стали 2—5 мкм. Автор детально исследовал частицы износа, извлеченные из смазывающей среды различных узлов трения: скользящих контактов орудийных установок, зубчатых зацеплений и т. д. Подавляющее большинство частиц износа имеет форму пластинок, причем бронзовые частицы большей толщины, чем стальные. Присутствие частиц, имеющих форму сферы или винтообразную, не противоречит предложенному механизму их образования, так как это результат воздействия на них или скользящих поверхностей, если частица осталась между ними, или остаточных напряжений, которые приводят к скручиванию частицы.

целей, применяются в электротехнической и электронной промышленности в виде покрытий для контактов и для отделки волноводов, полых проводников высокочастотного тока. Толщина покрытия из золота и серебра для промышленных целей ограничена. Например, для скользящих контактов применяется покрытие, состоящее из подслоя серебра толщиной 0,0075 мм и слоя золота толщиной 0,00025 мм [15].

Однако к материалам для скользящих контактов предъявляют более высокие требования по обеспечению надежного контактирования в условиях постоянного трения, как правило, без смазки. Узлы скользящих контактов представляют собой узлы сухого трения с дополнительными требованиями по электрическим характеристикам. Основные характеристики материалов для скользящих контактов приведены в табл. 24.

Однако использование благородных металлов для скользящих контактов не всегда обеспечивает их надежную работу [29]. Имеет место молекулярное сцепление поверхностей, взаимное внедрение их шероховатостей, механическое разрушение поверхностных слоев, и, как следствие этого, нарушение качества контактирования и изменение общего сопротивления контактного устройства.

Исследования характеристик скользящих контактов из благородных металлов (коэффициентов трения контактных пар, их износоустойчивости, изменения профиля поверхности при трении, влияния формы контактирующих поверхностей) показали, что контакты из золото-медных сплавов марок ЗлМ750, ЗлМ800 обеспечивают наиболее высокую работоспособность контактных пар при самых различных материалах и конструкциях второго элемента пары (табл. 25, 26).

Опыт эксплуатации скользящих контактов с золото-медным сплавом в качестве одного из элементов показал, что за счет переноса золота обеспечивается высокая работоспособность пары.