|
DOI: 10.14489/hb.2025.04.pp.063-078
Абрамов В. В., Ракунов Ю. П., Жеглова Ю. Г.
РОЛЬ МИКРОНАПРЯЖЕНИЙ ВТОРОГО РОДА В МЕХАНО-ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ СХВАТЫВАНИЯ РАЗНОРОДНЫХ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ТЕРМОДЕФОРМАЦИОННОМ ВОЗДЕЙСТВИИ
(c. 63-78)
Аннотация. Ранее была разработана методика исследования контактного взаимодействия между разнородными материалами при термодеформационном воздействии во времени. Построены кинетические кривые образования контакта, пластической деформации микровыступов, высоты микровыступов, изменения контактных напряжений на микровыступах, изменения механических свойств на поверхности и глубине приконтактного объема микровыступов от комнатных до предплавильных температур и интервале давлений до и после пороговых значений. Рассмотрен характер смятия и кинетика контактного взаимодействия между разнородными материалами с резко различной сопротивляемостью пластической деформации и природой химической связи при термодеформационном воздействии. Показано, что ответственным за образование контакта и активационные процессы на контактных поверхностях является пластическая деформация микровыступов. Показано, что уровень напряжений второго рода на контактных площадках микровыступов значительно превышает номинальные значения напряжений, заложенные в расчетные формулы. Установлена константа соотношения между нормальными и касательными микронапряжениями второго рода (компенсированными в объеме зерна микровыступа) во всем исследованном интервале температур и давлений во времени, равная K = 3,03. Установлено, что температура и давление оказывают разное влияние на интенсивность пластической деформации и образование контакта, изменение механических свойств на поверхности контактных площадок и глубине приконтактного объема. Предложенная схема процесса позволяет получать высокочистые плоские металлические поверхности с регулируемыми механическими свойствами и прецизионные соединения (разъемные и неразъемные).
Ключевые слова: методика исследования; контактное взаимодействие; характер смятия микровыступов; кинетика; действительный и физический контакт; пластическая деформация; сапфир; микронапряжения второго рода; выглаживание; схватывание; константа соотношения.
Abramov V. V., Rakunov Yu. P., Jeglova Yu. G.
ROLE OF MICRONESTRESSES OF THE 2ND KIND IN MECHANO-PHYSICAL-CHEMICAL PROCESSES OF SEIZURE OF DISSIMILAR CRYSTALLINE MATERIALS UNDER THERMODEFORMATION IMPACT
(pp. 63-78)
Abstract. Previously, a methodology was developed for studying the contact interaction between dissimilar materials under thermal deformation impact over time. Kinetic curves of contact formation, plastic deformation of microprotrusions, height of microprotrusions, change in contact stresses on microprotrusions, change in mechanical properties on the surface and depth of the near-contact volume of microprotrusions from room to premelting temperatures and in the pressure range before and after threshold values were constructed. The nature of crushing and kinetics of contact interaction between dissimilar materials with sharply different resistance to plastic deformation and the nature of chemical bonds under thermal deformation impact. It is shown that plastic deformation of microprotrusions is responsible for contact formation and activation processes on contact surfaces. It is shown that the level of stresses of the 2nd kind on contact pads of microprotrusions significantly exceeds the nominal stress values included in the calculation formulas. A constant of the ratio between normal and tangential microstresses of the 2nd kind (compensated in the volume of the microprotrusion grain) in the entire studied range of temperatures and pressures in time was established, equal to K = 3.03. It was established that temperature and pressure have different effects on the intensity of plastic deformation and contact formation, changes in mechanical properties on the surface of contact pads and the depth of the near-contact volume. The proposed process scheme allows obtaining high-purity flat metal surfaces with adjustable mechanical properties and precision joints (detachable and non-detachable).
Keywords: Research methodology; Contact interaction; Nature of microprotrusion crushing; Kinetics; Real and physical contact; Plastic deformation; Sapphire; Second-order microstresses; Smoothing; Seizure; Ratio constant.
В. В. Абрамов, Ю. П. Ракунов, Ю. Г. Жеглова (Московский государственный строительный университет, Москва, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
V. V. Abramov, Yu. P. Rakunov, Yu. G. Jeglova (National Research University Moscow State University of Civil Engineering, Moscow, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
1. Рыкалин Н. Н., Шоршоров М. Х., Красулин Ю. Л. Физические и химические проблемы соединения разнородных материалов. Изв. АН СССР. Сер. Неорганические материалы, 1965. № 1. вып. 1, С. 20 – 25.
2. Красулин Ю. Л., Шоршоров М. Х. О механизме образования соединения разнородных материалов в твердом состоянии. ФИЗХОМ, АН СССР. 1967. № 1. С. 15 – 18.
3. Красулин Ю. Л. Взаимодействие металла с полупроводником в твердой фазе. М. Наука. 1971. 120 с.
4. Механика и физика контактного взаимодействия. Сб. трудов под ред. Демкина Н.Б., Калинин. КПИ, вып. 1. 1975. 165 с.; вып. 2., 1976. 100 с.
5. Костецкий Б. И. Трение, смазка и износ в машинах. Киев. Изд. Техника. 1970. 395 с.
6. Гаркунов Д. Н. Триботехника. Износ и безизносность. М. Изд. МСХА. 2001. 614 с.
7. Шоршоров М. Х., Красулин Ю. Л. К расчету оценки режимов сварки давлением // Сварочное производство. 1967. №7. С. 3 – 7.
8. Каракозов Э. С. Соединение металлов в твердой фазе. М. Металлургия. 1976. 263 с.
9. Казаков Н. Ф. Диффузионная сварка в вакууме. М. Машиностроение. 1968. 332 с.
10. А. С. № 400488. СССР. М., Кл. В 28д 5/00. Способ уплотнения сапфировых окон. / Н. В. Урусов, И. В. Бабашов, Г. В. Абрамов В.Н. и др.,: Бюллетень №40, 1973. 2 с.
11. А. С. № 350640. СССР. М., Кл. В 24в 39/00. Способ отделочной обработки. / Н. В. Урусов, В. В. Абрамов, В. Н. Стрельников и др.,: с Бюллетень №27, 1972. 2 с.
12. Абрамов В.В. Кинетика взаимодействия разнородных материалов в твердом состоянии и разработка совмещенного технологического процесса выглаживания и получения неразъемного соединения при производстве приборов авиационной и электронной техники. Дисс. д. т. наук. М. МАТИ им. К. Э. Циолковского. 1990. 432 с.
13. Абрамов В. В., Шоршоров М. Х., Алехин В. П. О механизме взаимодействия при сварке давлением с нагревом разнородных материалов. Сб. научн. Трудов. Управление сварочными процессами. Тула. ТПИ. 1980. С. 43–53.
14. Рубин и Сапфир. Под. ред М. В Кассен-Неклюдовой и Х. С. Багдасарова. М. Наука. 1974. 236 с.
15. Особенности получения неразъемного соединения монокристаллического сапфира с некоторыми металлами сваркой давлением с подогревом / Г. Д. Колмогоров, В. В. Абрамов, Н. А. Неретин и др. // Электронная техника. 1976. сер. 7. №8. С. 18 – 23.
16. Abramov V. V., Djagouri L. V., Rakunov Yu. P. Growth kinetics of streivgth (setting) between dissimilar crystalline materials with dramatically different resistances to plastic deformation and natures of chemical bonds. Materials of the I International scientific conference. Chicago, USA, 2013, vol. 11, p. 372-380.
17. Абрамов В. В. Кинетика совмещенных процессов выглаживания и сварки давлением с нагревом разнородных кристаллических материалов с сильно различающимися сопротивляемостью пластической деформации. ФИЗХОМ. №2. 2024. С. 65–76.
18. Дель Г. Д. Определение напряжений в пластической области по распределению твердости. М. Машиностроение. 1971. 199 с.
19. Шоек Г. Теория ползучести. В Сб. Ползучесть и возврат. М. 1961. 295 с.
20. Алехин В. В. Физика прочности и пластичности поверхностных слоев материалов. М. Наука. 1983. 280 с.
21. Boussinesg J. Application des potentiels a letude de Leguilibre et du movement des solids elastigues. Paris, 1885.
22. Беляев Н. М. К вопросу о местных напряжениях в связи с сопротивлением рельсов смятию. Труды ЛИИПС. Л. 1929. вып. 99.
23. Динник А. Н. Избранные труды. АН УССР. Т. 1, 1952.
24. Мусхемишвили Н. И. К задаче равновесия жесткого штампа на границе упругой полуплоскости при наличии трения. Сообщения АН Гр. ССР. Т. 3. №5. 1942.
25. Johnson K. L. Tangential fraction and microslip in rolling contact. Rolling Contact Phtnomenfa Ed. Bidwell. Amsterdam, 1960.
26. Johnson K. L. A review of the theory of rolling contact stresses. Wear. 1966. V. 9. № 1.
27. Godman L. E. Contact Stress Analysis of Normally Loaded Rough Spheres. Journal of Applied Mechanics Transaction. September. 1962. V. 74. P. 515–520.
28. Пинегин С. В. Контактная прочность и сопротивление качению. М. Машиностроение. 1969. 243 с.
29. Абрамов В. В., Бычкова З. С., Мещеряков В. Н., Шоршоров М. Х. Кинетика топохимических реакций между медью и никелем при сварке в твердой фазе. ФИЗХОМ. 1972. №4. С. 96–101.
30. Бобылев А. В. Механические и технологические свойства металлов. Справочник. М. Металлургия. 1980. 295 с.
31. Эмануэль Н. М., Кнорре Д. Г. Курс химической кинетики. М. Высш. Школа. 431 с.
32. Розовский А. Я. Кинетика топохимических реакций. М. Химия. 1974. 220 с.
33. К вопросу о механизме контактного взаимодействия сапфирового инструмента с металлами в процессе их чистовой отделочной обработки. В С..: Резание труднообрабатываемых материалов / М. В. Касьян, В. В. Абрамов, К. М. Мирзоев и др. // АН Арм. ССР. Ереван. 1975. Вып. 4. С. 79–92.
34. Физическая мезомеханика и компьютерное конструирование материалов / В. Е. Панин, В. Е. Егорушкин, П. В. Макаров и др. // Новосибирск, Наука, СО РАН. 1995. Т. 1. 297 с.
35. Физическая мезомеханика и компьютерное конструирование материалов / В. Е. Панин, П. Е. Макаров, С. Г. Псахье и др. // Новосибирск. Наука. СО РАН. 1995. Т. 2. 295 с.
1. Rykalin N. N., Shorshorov M. H., Krasulin Yu. L. (1965). Physical and chemical problems of joining dissimilar materials. Izvestiya AN SSSR. Seriya Neorganicheskie materialy, 1(1), 20 – 25. [in Russian language]
2. Krasulin Yu. L., Shorshorov M. H. (1967). On the mechanism of formation of a compound of dissimilar materials in the solid state. FIZKhOM, AN SSSR, (1), 15 – 18. [in Russian language]
3. Krasulin Yu. L. (1971). Interaction of a metal with a semiconductor in the solid phase. Moscow: Nauka. [in Russian language]
4. Demkin N.B. (1976). Mechanics and physics of contact interaction, (1-2). Kalinin: KPI. [in Russian language]
5. Kostetskiy B. I. (1970). Friction, lubrication and wear in machines. Kyiv: Izdatel’stvo Tekhnika. [in Russian language]
6. Garkunov D. N. (2001). Tribotechnics. Wear and wearlessness. Moscow: Izdatel’stvo MSKhA. [in Russian language]
7. Shorshorov M. H., Krasulin Yu. L. (1967). Calculation of pressure welding mode evaluation. Svarochnoe proizvodstvo, (7), 3 – 7. [in Russian language]
8. Karakozov E. S. (1967). Bonding of metals in the solid phase. Moscow: Metallurgiya. [in Russian language]
9. Kazakov N. F. (1968). Diffusion welding in vacuum. Moscow: Mashinostroenie. [in Russian language]
10. Urusov N. V., Babashov I. V., Abramov G. V. et al. (1973). Method of sealing sapphire windows. Author's certificate No. 400488. [in Russian language]
11. Urusov N. V., Abramov V. V., Strel'nikov V. N. et al. (1972). Method of finishing treatment. Author's certificate No. 350640. [in Russian language]
12. Abramov V.V. (1990). Kinetics of interaction of dissimilar materials in the solid state and development of a combined technological process of smoothing and obtaining a permanent connection in the production of aviation and electronic equipment. Moscow: MATI im. K. E. Tsiolkovskogo. [in Russian language]
13. Abramov V. V., Shorshorov M. H., Alekhin V. P. (1980). On the mechanism of interaction during pressure welding with heating of dissimilar materials. Collection of scientific papers. Welding process control, 43 – 53. Tula: TPI. [in Russian language]
14. Kassen-Neklyudova M. V, Bagdasarov H. S. (1974). Ruby and Sapphire. Moscow: Nauka. [in Russian language]
15. Kolmogorov G. D., Abramov V. V., Neretin N. A. et al. (1976). Features of obtaining a permanent connection of monocrystalline sapphire with some metals by pressure welding with heating. Elektronnaya tekhnika, 7(8), 18 – 23. [in Russian language]
16. Abramov V. V., Djagouri L. V., Rakunov Yu. P. (2013). Growth kinetics of streivgth (setting) between dissimilar crystalline materials with dramatically different resistances to plastic deformation and natures of chemical bonds, 11, 372 – 380. Chicago: Materials of the I International scientific conference.
17. Abramov V. V. (2024). Kinetics of combined processes of smoothing and pressure welding with heating of dissimilar crystalline materials with greatly differing resistance to plastic deformation. FIZKhOM, (2), 65 – 76. [in Russian language]
18. Del' G. D. (1971). Determination of stresses in the plastic region by hardness distribution. Moscow: [in Russian language]
19. Shoek G. (1961). Creep theory. Moscow: Sbornik Polzuchest' i vozvrat. [in Russian language]
20. Alekhin V. V. (1983). Physics of strength and plasticity of surface layers of materials. Moscow: Nauka. [in Russian language]
21. Boussinesg J. (1885). Application des potentiels a letude de Leguilibre et du movement des solids elastigues. Paris.
22. Belyaev N. M. (1929). On the issue of local stresses in connection with the resistance of rails to crushing. Leningrad: Trudy LIIPS. [in Russian language]
23. Dinnik A. N. (1952). Selected works. Academy of Sciences of the Ukrainian SSR, 1. [in Russian language]
24. Muskhemishvili N. I. (1942). On the problem of equilibrium of a rigid stamp on the boundary of an elastic half-plane in the presence of friction. Soobscheniya AN Gr. SSR, 3(5). [in Russian language]
25. Johnson K. L. (1960). Tangential fraction and microslip in rolling contact. Amsterdam: Rolling Contact Phtnomenfa Ed. Bidwell.
26. Johnson K. L. (1966). A review of the theory of rolling contact stresses. Wear, 9(1).
27. Godman L. E. (1962). Contact Stress Analysis of Normally Loaded Rough Spheres. Journal of Applied Mechanics Transaction. September, 74, 515 – 520.
28. Pinegin S. V. (1969). Contact strength and rolling resistance. Moscow: Mashinostroenie. [in Russian language]
29. Abramov V. V., Bychkova Z. S., Mescheryakov V. N., Shorshorov M. H. (1972). Kinetics of topochemical reactions between copper and nickel during solid-phase welding. FIZKhOM, (4), 96 – 101. [in Russian language]
30. Bobylev A. V. (1980). Mechanical and technological properties of metals. Handbook. Moscow: Metallurgiya. [in Russian language]
31. Emanuel' N. M., Knorre D. G. Chemical kinetics course. Moscow: Vysshaya Shkola. [in Russian language]
32. Rozovskiy A. Ya. (1974). Kinetics of topochemical reactions. Moscow: Himiya. [in Russian language]
33. Kas'yan M. V., Abramov V. V., Mirzoev K. M. et al. (1975). On the mechanism of contact interaction of a sapphire tool with metals during their final finishing treatment. In: Cutting of difficult-to-machine materials, 4, 79 – 92. Yerevan: AN Armyanskaya SSR. [in Russian language]
34. Panin V. E., Egorushkin V. E., Makarov P. V. et al. (1995). Physical mesomechanics and computer design of materials, 1. Novosibirsk: Nauka, SO RAN. [in Russian language]
35. Panin V. E., Makarov P. E., Psah'e S. G. et al. (1995). Physical mesomechanics and computeraided design of materials, 2. Novosibirsk: Nauka, SO RAN. [in Russian language]
Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).
Стоимость статьи 700 руб. (в том числе НДС 20%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.
После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.
Для заказа скопируйте doi статьи:
10.14489/hb.2025.04.pp.063-078
и заполните форму
Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.
.
This article is available in electronic format (PDF).
The cost of a single article is 700 rubles. (including VAT 20%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.
After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.
To order articles please copy the article doi:
10.14489/hb.2025.04.pp.063-078
and fill out the form
.
|
Текущий номер
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»