Вторичных электронах

При традиционном описании процесса пластической деформации исходят из того, что существующие в кристаллах системы скольжения позволяют обеспечить его формирование без разрушения сплошности. В.Е. Паниным и др. [11] было доказано, что пластическое течение происходит одновременно на нескольких уровнях, причем трансляция на одном уровне обязательно сопровождается поворотом на более высоком уровне, и наоборот. Принципиально важным в этом подходе является то, что любое нарушение структуры кристалла при подводе к нему внешней энергии рассматривается с позиции самоорганизации локальных структур, обусловленной энтропийными эффектами. Вторичные структуры, формирующиеся в деформируемом кристалле при достижении необходимого уровня возбуждения, представляют совокупность локальных структур - от дефектов типа точечных или линейных до аморфного состояния, возникающего при высокой плотности дефектов. Таким образом, при анализе пластической деформации кристаллов необходимо учитывать кооперативное взаимодействие трансляции, ответственной за изменение формы (дисторсии), и ротации, ответственной за изменение объема (дилатации). При этом важную роль в распространении скольжения играют границы зерен. Эволюция скольжения включает образование полос скольжения на начальных этапах пластической деформации, которые потом трансформируются в полосы микроскопического сдвига, что приводит к возникновению зоны локализованной макропластической деформации, проходящей через весь объем. Переход от одного масштабного уровня (микрополосы) к другому (макроиолосы) являет собой неустойчивость пластической деформации, предопределяющую шейко-образование. Он характеризуется тем, что изменяются элементарные носители деформации - дислокации сменяются дисклинациями. Дисклинации являются более энергоемкими дефектами, чем дислокации, что позволяет системе про-

Блок-схема процессов, обусловливающих структурную приспособляемость, показана на рис. 83. Источником происходящих в поверхностном слое изменений является упругопластическая деформация, возникающая при трении, что приводит к структурно-термической активации и к образованию вторичных структур. Вторичные структуры относятся либо к твердым растворам, либо к химическим соединениям. При установившихся условиях трения площадь, занимаемая защитными пленками, постоянна, Одновременно с образованием вторичных структур происходит измельчение структуры и ее ориентация, в результате чего образуется субмикрорельеф, обеспечивающий оптимальную топографию поверхности.

В работах К- Веллингера и Г. Уэтца [122—125] процесс разрушения поверхности (материалов рассматривается как микрорезание или микроцарапание. Царапание по их схеме обязательно связано, с погружением индантора (абразивного зерна) на глубину большую, чем толщина .вторичных структур. Если абразивная частица не в состоянии проколоть вторичные структуры, то царапаиия не наблюдается, а происходит/непрерывное разрушение .вторичных структур.

вначале создаются новые вторичные структуры, которые и являются истинными объектами разрушения при последующих воздействиях.

Поверхностные объемы металла незначительно пластически деформируются, на поверхности образуются пленки окислов (фиг. 40). В диапазоне скоростей скольжения от 10 до 20 м/сек в поверхностных объемах металла образуются вторичные структуры в результате интенсивной диффузии углерода (выделяющегося из масла) в металл в процессе его пластической деформации при трении.

В результате этой серии опытов и исследований подтвердились предположения о резко различных способностях разнообразных металлов и сплавов схватываться и окисляться и очень важной особенности металлов и сплавов при окислении образовывать на поверхностях трения вторичные структуры, предохраняющие от усиленного износа или способствующие увеличению интенсивности износа.

При нормальных условиях приработки, когда процессы схватывания первого рода не получают развития, к концу приработки на поверхностях трения образуются устойчивые вторичные структуры, препятствующие созданию металлических контактов и схватыванию металла, благодаря чему во втором периоде на трущихся сопряженных поверхностях развиваются химические процессы, обусловливающие относительно малую интенсивность износа.

- разрушение и удаление вторичных структур механическими воздействиями. На ювенильных поверхностях практически мгновенно образуются новые вторичные структуры, которые затем также разрушаются.

Вторичные структуры, обладая высокой прочностью, теплостойкостью, хорошими антифрикционными свойствами, пониженной теплопроводностью хорошо защищают поверхность основного материала от разрушения (рис. 16.7) и способствуют развитию нормального изнашивания [20].

Б. И. Костецкий и его ученики не утверждают возможность создания условий безызносного трения, отмечая, что вторичные структуры экранизируют исходный материал от механической и физико-химической деструкции, а внешнее механическое воздействие неизбежно приводит к разрушению вторичных структур, однако эти же воздействия и процессы переноса вещества из среды обеспечивают регенерацию экранирующей фазы. Перевод узлов трения в режим структурной приспособляемости может снизить износ узла трения и тем самым повысить его долговечность.

Стойкость к схватыванию закаленных сталей значительно выше, чем нормализованных и отожженных. По этой причине закаленные стали и стали, упрочненные химико-термической обработкой, — основной материал для одной из сопряженных деталей пары трения. Стойкость к схватыванию таких сталей повышают сульфидированием и фосфатированием. После этих процессов формируется пленка, которая в начальный момент, легко разрушаясь, улучшает прирабатываемость и снижает коэффициент трения, а в тяжелых условиях трения способна изменяться, образовывать вторичные структуры сложного состава и повышенной износостойкости.

Детальное изучение состава частиц было проведено на Оже-спектрометре LAS-2000 (фирма "Рибер", Франция) с коаксиальной электронной пушкой и анализатором электронов типа "цилиндрическое зеркало" с разрешением доли энергии спектра AWE / WE < 0,3 % при остаточном давлении (1,3-2,6) • 1(Г8 МПа. Ток пучка электронов составлял около 5-Ю"7 А, энергия первичного пучка 3 кэВ, диаметр — несколько микрометров. Режим работы во вторичных электронах позволял в режиме работы типа растрового электронного микроскопа выбрать для исследования участок поверхности размером в несколько квадратных микрометров.

Рис. 3.21. Оже-спектры образца из алюминиевого сплава АВТ для (а) исходной поверхности, после травления ионами Аг+ (б) в течение 15 мин и (г) 45 мин зон / (в) и 2 (г), идентифицированных по контрасту изображения во вторичных электронах; то же для зон 1 (д) и 2 (е), идентифицированных по Оже-пику углерода; наибольший пик А1 соответствует А12О3

Задача получения объемного изображения была решена методически путем считывания сигналов с двух парных детекторов, которые стационарно вмонтированы в камеру РЭМ. При этом информацию получают не в традиционно используемых вторичных электронах, а в режиме считывания отраженных электронов. Для определения направления наклона анализируемой фасетки излома информация регистрируется двумя широко апертурными детекторами отраженных электронов (REi, RE2). Для обеспечения высокой чувствительности к слабому сигналу отраженных электронов в качестве приемника использованы солнечные батареи [86-88].

•в - изображение во вторичных электронах; б - картина распределения алюминия

рентгеновское и катодолкжинесцентное излучение, намного больше объема, облучаемого электронным зондом. Поэтому и разрешающая способность при работе РЭМ в соответствующих режимах меньше, чем во вторичных электронах.

наглядностью изображения (во вторичных электронах) дает возможность исследовать объекты с ярко выраженным рельефом поверхности;

Переход от изображения во вторичных электронах к изображению в отраженных электронах осуществляется при изменении условий сбора электронов с поверхности образца за счет использования других детекторов, расположенных непосредственно над образцом. Сбор вторичных электронов обеспечивается при положительном потенциале сетки и размещении коллектора вне прямой видимости поверхности образца. При этом под действием электростатического поля траектории низкоэнергетических вторичных электронов отклоняются, обеспечивая большой телесный угол сбора вторичных электронов, в том числе из затененных участков (глубоких впадин на поверхности и т.д.). Это позволяет выявлять больше деталей на поверхности и определяет получение полутонов на изображениях во вторичных электронах. Сбор отраженных высокоэнергетических электронов обеспечивается при отрицательном по-

На рис. 3.6 в качестве примера показано изображение (во вторичных электронах) морфологических особенностей порошка железо—медь, полученного распылением из жидкого состояния.

(^500 А). Это привело к развитию сканирующей Оже-микроскопии (SAM), использующей электронный пучок для изучения пространственного распределения элементов в поверхностном слое. В сочетании с растровым изображением во вторичных электронах SAM дает информацию о топографии поверхностного слоя. В сочетании же с ионным травлением

же за ней следует еще ионное травление. Вначале исследователь получает обычные и электронные (в поглощенном токе или во вторичных электронах) микрофотографии изучаемой

Рис. 6.002. Начальная стадия образования питтинга на поверхности листа из сплава В95Т1. Гальваностатическая поляризация, i~ 100 мкА/смг, I ч. Сканирующий ЭМ. Изображение во вторичных электронах, XI250 [данные Бурмистровой О. К., Полянского В. М. 1: а — локальное углубление около интерметаллнда на основе CuMgAI:; 6 — около интериетал-лида на основе (Fe, Мп) А13