|
DOI: 10.14489/hb.2025.04.pp.074-087
Абрамов В. В., Ракунов Ю. П., Бычков Н. С.
НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ КИНЕТИКИ КОНТАКТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МЕЖДУ РАЗНОРОДНЫМИ МАТЕРИАЛАМИ ПРИ ТЕРМОДЕФОРМАЦИОННОМ ВОЗДЕЙСТВИИ
(с. 74-87)
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 ответственной 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., Bychkov N. S.
SOME FEATURES OF THE KINETICS OF CONTACT INTERACTION BETWEEN DISSIMILAR MATERIALS UNDER THERMODEFORMATION EFFECT
(pp. 74-87)
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, Н. С. Бычков (Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ), 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, N. S. Bychkov (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. Семенов А. П. Схватывание металлов при совместном пластическом деформировании. М. ДАН СССР. № 1. 1952. С. 49–56.
5. Семенов А. П. Исследование схватывания металлов при совместном пластическом деформировании. М. Изд. АН СССР. 1953. 120 с.
6. К вопросу о механизме контактного взаимодействия сапфирового инструмента с металлами в процессе их чистовой отделочной обработки / М. В. Касьян, В. В. Абрамов, К. М. Мирзоев и др. // Резание труднообрабатываемых материалов. АН Арм. ССР, Ереван. 1975. Вып. 4, С. 79–92.
7. Айбиндер С. В., Упит Ж. Н. Сцепление металлов при пластической деформации. Рига, Изв. АН Латв. ССР. № 9(74). 1953. С. 41–48.
8. Айбиндер С. Б., Клокова Э. Ф. О возникновении сцепления металлов при взаимном пластическом деформировании. М. ДАН СССР. т. 146. № 5. 1962. С. 1058–1060.
9. Костецкий Б. И., Ивженко И. Г. Дислокационная модель процесса холодной сварки металлов. Ж-л : Автоматическая сварка. Киев. АН УССР. 1964. № 5. С. 18–20.
10. Абрамов В. В. Исследование и разработка технологии получения неразъемного соединения некоторых разнородных материалов, применяемых в приборостроении. Автреф.канд. дисс. М. ВНИИМП. 1971. 29 с.
11. 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.Автреф. дисс. д. т. наук. М. МАТИ им. К. Э. Циолковского. 1990. 39 с.
12. Механика и физика контактного взаимодействия. Сб. трудов под ред. Демкина Н. Б., Калинин, КПИ. Вып. 1. 1975. 165 с.; Вып. 2. 1976. 100 с.
13. Костецкий Б.И. Трение, смазка и износ в машинах. Киев. Техника. 1970. 395 с.
14. Каракозов Э. С. Соединение металлов в твердой фазе. М., Металлургия. 1976. 263 с.
15. Шоршоров М.Х., Красулин Ю.Л. К расчету оценки режимов сварки давлением // Сварочное производство. 1967. № 7.
16. Каракозов Э. С. Сварка металлов давлением. М. Машиностроение. 1986. 272 с.
17. Дель Г. Д. Определение напряжений в пластической области по распределению твердости. М. Машиностроение. 1971. 199 с.
18. Шоек Г. Теория ползучести. В Сб. Ползучесть и возврат. М. 1961. 295 с.
19. Алехин В. П., Мазур А. И., Шоршоров М. Х. Процессы сварки и пайки в производстве полупроводниковых приборов. М. Радио и связь. 233 с.
20. 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.
21. А. С. № 400488. СССР. М., Кл. В 28д 5/00. Способ уплотнения сапфировых окон / Н. В. Урусов, И. В. Бабашов, Г.В. Бондаренко и др., С. 2.
22. 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. 2.
23. Формоизменение и пластическая деформация микровыступов меди при сборке полупроводниковых приборов давлением с подогревом / Г. Д. Колмогоров, В. В. Абрамов, Ю. И. Молдованов и др. Электронная техника. 1974. сер. 7. № 5(63).
24. Godman L. E. Contact Stress Analysis of Normally Loaded Rough Spheres. Journal of Applied Mechanics Transaction. September. 1962. V. 74. P. 515–527.
25. Пинегин С. В. Контактная прочность и сопротивление качению. М., Машиностроение. 1969. 243 с.
26. Абрамов В. В., Ракунов Ю. П. О механо-физико-химических явлениях на границе раздела твердых тел при термодеформационном воздействии // Вестник ВГАСУ, Сер.: строительство и архитектура, Вып. 31 (50). ч. 2. Волгоград. Строительные науки. 2013. С. 74–84.
27. Бобылев А. В. Механические и технологические свойства металлов. Справочник. М., Металлургия. 1980. 295 с.
28. Розовский А. Я. Кинетика топохимических реакций. М., Химия. 1974. 220 с.
29. Эмануэль Н. М., Кнорре Д. Г. Курс химической кинетики. М. Высш. Школа. 1984. 431 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. Semenov A. P. (1952). Seizure of metals during joint plastic deformation, (1), 49 – 56. Moscow: DAN SSSR. [in Russian language]
5. Semenov A. P. (1953). Study of metal seizure during combined plastic deformation. Moscow: Izdatel’stvo AN SSSR. [in Russian language]
6. Kas'yan M. V., Abramov V. V., Mirzoev K. M. et al. (1975). On the issue of the mechanism of contact interaction of a sapphire tool with metals during their final finishing treatment. Cutting of difficult-to-machine materials, (4), 79 – 92. Yerevan: AN Armeniya. SSR. [in Russian language]
7. Aybinder S. V., Upit Zh. N. (1953). Adhesion of metals during plastic deformation, 74(9), 41 – 48. Riga: Izvestiya AN Latviyskaya SSR. [in Russian language]
8. Aybinder S. B., Klokova E. F. (1962). On the occurrence of adhesion of metals during mutual plastic deformation, 146(5), 1058 – 1060 Moscow: DAN SSSR. [in Russian language]
9. Kostetskiy B. I., Ivzhenko I. G. (1964). Dislocation model of the cold welding process of metals. Kiev. Zhurnal: Avtomaticheskaya svarka, (5), 18 – 20. [in Russian language]
10. Abramov V. V. (1971). Research and development of technology for obtaining permanent connections of some dissimilar materials used in instrument making. Moscow: VNIIMP. [in Russian language]
11. 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]
12. Demkin N. B. (1976). Mechanics and physics of contact interaction. KPI, 2(1). [in Russian language]
13. Kostetskiy B. I. (1970). Friction, lubrication and wear in machines. Kiev: Tekhnika. [in Russian language]
14. Karakozov E. S. (1976). Bonding of metals in the solid phase. Moscow: Metallurgiya. [in Russian language]
15. Shorshorov M. H., Krasulin Yu. L. (1967). To the calculation of the assessment of pressure welding modes. Svarochnoe proizvodstvo, (7). [in Russian language]
16. Karakozov E. S. (1986). Welding of metals by pressure. Moscow: Mashinostroenie. [in Russian language]
17. Del' G. D. (1971). Determination of stresses in the plastic region by hardness distribution. Moscow: Mashinostroenie. [in Russian language]
18. Shoek G. (1961). Theory of creep. In the collection Creep and recovery. Moscow. [in Russian language]
19. Alekhin V. P., Mazur A. I., Shorshorov M. H. Welding and soldering processes in the production of semiconductor devices. Moscow: Radio i svyaz'. [in Russian language]
20. 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, 8(7), 18 – 23. [in Russian language]
21. Urusov N. V., Babashov I. V., Bondarenko G.V. et al. Method of sealing sapphire windows. Author's certificate No. 400488. USSR. [in Russian language]
22. Urusov N. V., Abramov V. V., Strel'nikov V. N. et al. Method of finishing treatment. Author's certificate No. 350640. USSR. [in Russian language]
23. Kolmogorov G. D., Abramov V. V., Moldovanov Yu. I. et al. (1974). Form change and plastic deformation of copper microprotrusions during assembly of semiconductor devices by pressure with heating. Elektronnaya tekhnika, seriya: 7, 63(5). [in Russian language]
24. Godman L. E. (1962). Contact Stress Analysis of Normally Loaded Rough Spheres. Journal of Applied Mechanics Transaction. September, 74, 515 – 527.
25. Pinegin S. V. (1969). Contact strength and rolling resistance. Moscow: Mashinostroenie. [in Russian language]
26. Abramov V. V., Rakunov Yu. P. (2013). On mechanical-physical-chemical phenomena at the interface of solids under thermal-deformation effects. Volgograd. Stroitel'nye nauki. Vestnik VGASU. Seriya: stroitel'stvo i arhitektura, Vol. 50 31, part 2, 74 – 84. [in Russian language]
27. Bobylev A. V. (1980). Mechanical and technological properties of metals. Handbook. Moscow: Metallurgiya. [in Russian language]
28. Rozovskiy A. Ya. (1974). Kinetics of topochemical reactions. Moscow: Himiya. [in Russian language]
29. Emanuel' N. M., Knorre D. G. (1984). Chemical kinetics course. Moscow: Vysshaya Shkola. [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.074-087
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.074-087
and fill out the form
.
|
Current Issue
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»