fwjТрение и и износTitle in english0000-00000000-0000AGU10.32864/0202-4977-2024-45-1-75-84fwj-17Research ArticleСтатьиБезызносное трение стали по стеклу в органических жидкостях и водеWear-Free Friction of Steel on Glass in Organic Liquids and WaterПавелкоГ. Ф.PavelkoG. F.

Ленинский просп., д. 29, г. Москва 119991, Россия

Leninsky prospekt, 29, Moscow 119991, Russia

george.pavelko@gmail.comИнститут нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАНРоссияV.A. Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis of the Russian Academy of SciencesRussian Federation2024260920264517584Copyright © AGU, 20262026AGUAGUhttps://fwj.ejournal.by/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://fwj.ejournal.by/jour/article/view/17

Рассмотрено безызносное трение стальных шариков ШХ-15 (ШХ) по поверхности ампул из кварцевого стекла (КС) и боросиликатного стекла (БС) в органических жидкостях и воде. Показано, что нельзя точно предсказать, какой материал будет изнашиваться быстрее: твёрдый или мягкий, шарик или подложка. Самая высокая корреляция износа сопряжённых поверхностей трения обнаружена для шариков и суммарного износа рабочих тел (r » 1). В группе стеклянных шариков шарики изнашиваются чаще (в 19 опытах из 21), чем в группе стальных шариков (в 5 опытах из 9). Безызносное трение чаще наблюдается в сопряжённых парах БС/ШХ (в 5 случаях), чем в парах КС/ШХ (в 1 случае). Сопряжённые поверхности, содержащие только одни концевые SiOH-группы, не обеспечивают безызносное граничное трение. Полезность работы заключается в том, что результаты исследований безызносного трения, полученные для сопряжённой пары ШХ/H2O, могут найти практическое применение для создания подшипников и крупных суставов человека.

The wear-free friction of steel balls SHX-15 (ShKh) on the surface of quartz glass (QG) and borosilicate glass (BG) ampoules in organic liquids and water is considered. It is shown that it is impossible to accurately predict which material will wear faster: hard or soft, ball or substrate. The highest correlation of wear of mating friction surfaces was found for balls and total wear of working bodies (r » 1). In the group of glass balls, the balls wear out more often (in 19 experiments out of 21) than in the group of steel balls (in 5 experiments out of 9). Wear-free friction is more often observed in conjugated pairs of BG/ShKh (in 5 cases) than in pairs of QG/ShKh (in 1 case). Mating surfaces containing only one SiOH end group do not provide wear-free boundary friction. The usefulness of the work lies in the fact that the results of studies of wear-free friction obtained for the conjugated pair SH/H2O can find practical application for the creation of bearings and large human joints.

безызносностьсталь ШХ-15кварцевое стеклоборосиликатное стеклоорганические жидкоститрениеизносводаwearlessnessShKh-15 steelquartz glassborosilicate glassorganic liquidswaterReferencesГаркунов Д.Н., Крагельский И.В. Эффект безызносности // Открытие СССР № 41 от 11 ноября 1956 г.Garkunov D.N., Kragel'skij I.V. Effekt bezyznos-nosti // Otkrytie SSSR № 41 ot 11 noyabrya 1956 g. (in Russian)Духовской Е.А., Онищенко В.С., Понома-рев А.Н., Силин А.А., Тальрозе В.Л. Явление аномально низкого трения в вакууме // Откры-тие СССР № 121 от 16 сентября 1969 г.Dukhovskoj E.A., Onishchenko V.S., Ponoma-rev A.N., Silin A.A., Tal'roze V.L. Yavlenie anomal'no nizkogo treniya v vakuume // Otkrytie SSSR № 121 ot 16 sentyabrya 1969 g. (in Russian)Кужаров А.С. Концепция безызносности в со-временной трибологии // Известия вузов. Севе-ро-Кавказский регион. Технические науки. — 2014, № 2, 23—30Kuzharov A.S. Konepciya bezyznosnosti v sov-remennoj tribologii // Izvestiya vuzov. Severo-Kavkazskij region. Tekhnicheskie nauki. — 2014, № 2, 23—30 (in Russian)Малышев В.Н., Пичугин С.Д. Исследование изменений трущихся поверхностей в условиях эффекта безызносности // Современные науко-емкие технологии. — 2019, № 10-2, 273—279. https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=37736Malyshev V.N., Pichugin S.D. Issledovanie iz-menenij trushchikhsya poverkhnostej v usloviyakh effekta bezyznosnosti // Sovremennye nau-koemkie tekhnologii. — 2019, № 10-2, 273—279. https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=37736 (in Rus-sian)Da Cruz M.G.A., Budnyak T.M., Rodri-gues B.V.M., Budnyk S., and Slabon A. Biocoat-ings and Additives as Promising Candidates for Ul-tralow Friction Systems // Green Chemistry Letters and Reviews. — 2021 (14), no. 2, 358—381. DOI: 10.1080/17518253.2021.1921286Da Cruz M.G.A., Budnyak T.M., Rodri-gues B.V.M., Budnyk S., and Slabon A. Biocoat-ings and Additives as Promising Candidates for Ul-tralow Friction Systems // Green Chemistry Letters and Reviews. — 2021 (14), no. 2, 358—381. DOI: 10.1080/17518253.2021.1921286Мышкин Н.К., Григорьев А.Я. Зеленая трибо-логия и устойчивое развитие // XIV Междуна-родная научно-техническая конференция «Три-бология — машиностроению», посвященная 100-летию со дня рождения А.П. Семёнова. Сборник трудов конференции. 12—14 октября 2022 года. — 2022, 229—230Myshkin N.K., Grigor'ev A.Ya. Zelenaya tri-bologiya i ustojchivoe razvitie // XIV Mezhdu-narodnaya nauchno-tekhnicheskaya konferenciya «Tribologiya — mashinostroeniyu», posvyash-chennaya 100-letiyu so dnya rozhdeniya A.P. Se-myonova. Sbornik trudov konferencii. 12—14 ok-tyabrya 2022 goda. — 2022, 229—230 (in Rus-sian)Roberts E.W. Ultralow Friction Films of MoS2 for Space Applications // Thin Solid Films. — 1989 (181), no. 1—2, 461—473. https://doi.org/10.1016/0040-6090(89)90515-4Get rights and contentRoberts E.W. Ultralow Friction Films of MoS2 for Space Applications // Thin Solid Films. — 1989 (181), no. 1—2, 461—473. https://doi.org/10.1016/0040-6090(89)90515-4Get rights and contentErdemir A., Bindal C., and Fenske G.R. For-mation of Ultralow Friction Surface Films on Boron Carbide // Appl. Phys. Lett. — 1996 (68), 1637—1639. https://doi.org/10.1063/1.115676Erdemir A., Bindal C., and Fenske G.R. For-mation of Ultralow Friction Surface Films on Boron Carbide // Appl. Phys. Lett. — 1996 (68), 1637—1639. https://doi.org/10.1063/1.115676Erdemir A., Halter M., and Fenske G.R. Prepara-tion of Ultralow-Friction Surface Films on Vanadi-um Diboride // Wear — 1997 (205), nos. 1-2, 236—239. https://doi.org/10.1016/S0043-1648(96)07508-4Erdemir A., Halter M., and Fenske G.R. Prepara-tion of Ultralow-Friction Surface Films on Vanadi-um Diboride // Wear — 1997 (205), nos. 1-2, 236—239. https://doi.org/10.1016/S0043-1648(96)07508-4Zum Gahr K.-H. and Voelker K. Friction and Wear of SiC Fiber-Reinforced Borosilicate Glass Mated to Steel // Wear. — 1999 (225–229), 885—895. https://doi.org/10.1016/S0043-1648(99)00054-XZum Gahr K.-H. and Voelker K. Friction and Wear of SiC Fiber-Reinforced Borosilicate Glass Mated to Steel // Wear. — 1999 (225–229), 885—895. https://doi.org/10.1016/S0043-1648(99)00054-XKano M., Yasuda Y., Okamoto Y., and Ma-buchi Y. Ultralow Friction of DLC in Presence of Glycerol Mono-Oleate (GMO) // Tribology Let-ters. — 2005 (18), no. 2, 245—251. DOI: 10.1007/s 11249-004-2749-4Kano M., Yasuda Y., Okamoto Y., and Ma-buchi Y. Ultralow Friction of DLC in Presence of Glycerol Mono-Oleate (GMO) // Tribology Let-ters. — 2005 (18), no. 2, 245—251. DOI: 10.1007/s 11249-004-2749-4Joly-Pottuz L., Dassenoy F., Belin M., Vacher B., Martin J.M., and Fleischer N. Ultralow-Friction and Wear Properties of IF-WS2 under Boundary Lubrication // Tribology Letters. — 2005 (18), no. 4, 477—485. DOI: 10.1007/sl 1249-005-3607-8Joly-Pottuz L., Dassenoy F., Belin M., Vacher B., Martin J.M., and Fleischer N. Ultralow-Friction and Wear Properties of IF-WS2 under Boundary Lubrication // Tribology Letters. — 2005 (18), no. 4, 477—485. DOI: 10.1007/sl 1249-005-3607-8De Barros Bouchet M.I., Matta C., Le-Mogne Th., et all. Superlubricity Mechanism of Diamond-Like Carbon with Glycerol // J. Phys.: Conf. Ser. — 2007 (89), 012003. doi:10.1088/1742-6596/89/1/012003De Barros Bouchet M.I., Matta C., Le-Mogne Th., et all. Superlubricity Mechanism of Diamond-Like Carbon with Glycerol // J. Phys.: Conf. Ser. — 2007 (89), 012003. doi:10.1088/1742-6596/89/1/012003Makowski S., Schaller F., Weihnacht V., Englberger G., and Becker M. Tribochemical In-duced Wear and Ultra-low Friction of Superhard ta-C Coatings // Wear. — 2017. http://dx.doi.org/10.1016/j.wear.2017.08.015Makowski S., Schaller F., Weihnacht V., Englberger G., and Becker M. Tribochemical In-duced Wear and Ultra-low Friction of Superhard ta-C Coatings // Wear. — 2017. http://dx.doi.org/10.1016/j.wear.2017.08.015Maksimkin A.V., Danilov V.D., Senatov F.S., Olifirov L.K., and Kaloshkin S.D., Wear Perfor-mance of Bulk Oriented Nanocomposites UHMWPE/FMWCNT and Metal-Polymer Compo-site Sliding Bearings // Wear. — 2017. https://doi.Org/10.1016/j.wear.2017.09.025Maksimkin A.V., Danilov V.D., Senatov F.S., Olifirov L.K., and Kaloshkin S.D., Wear Perfor-mance of Bulk Oriented Nanocomposites UHMWPE/FMWCNT and Metal-Polymer Compo¬site Sliding Bearings // Wear. — 2017. https://doi.Org/10.1016/j.wear.2017.09.025Stoyanov P., Merz R., Stricker M., Kopnarski M., and Dienwiebel M. Achieving Ultra-Low Friction with Diamond/Metal Systems in Extreme Envi-ronments // Materials. — 2021 (14), 3791. https://doi.org/10.3390/ma14143791Stoyanov P., Merz R., Stricker M., Kopnarski M., and Dienwiebel M. Achieving Ultra-Low Friction with Diamond/Metal Systems in Extreme Envi-ronments // Materials. — 2021 (14), 3791. https://doi.org/10.3390/ma14143791Ferreira V., Yoshimura N.H., and Sinatora A. Ul-tra-Low Friction Coefficient in Alumina-Silicon Ni-tride Pair Lubricated with Water // Wear. — 2012 (296), 656—659. http://dx.doi.org/10.1016/j.wear.2012.07.030Ferreira V., Yoshimura N.H., and Sinatora A. Ul-tra-Low Friction Coefficient in Alumina-Silicon Ni-tride Pair Lubricated with Water // Wear. — 2012 (296), 656—659. http://dx.doi.org/10.1016/j.wear.2012.07.030Barthel A.J. and Kim S.H. Surface Chemistry De-pendence of Water Adsorption on Solid Substrates in Humid Ambient and Humidity Effects on Wear of Copper and Glass Surfaces // Tribology - Mate-rials, Surfaces & Interfaces. — 2013 (7), no. 2, 63—68. DOI: 10.1179/1751584X13Y.0000000026Barthel A.J. and Kim S.H. Surface Chemistry De-pendence of Water Adsorption on Solid Substrates in Humid Ambient and Humidity Effects on Wear of Copper and Glass Surfaces // Tribology - Mate-rials, Surfaces & Interfaces. — 2013 (7), no. 2, 63—68. DOI: 10.1179/1751584X13Y.0000000026He H., Qian L., Pantano C.G., and Kim S.H. Ef-fects of Humidity and Counter-Surface on Tri-bochemical Wear of Soda-Lime-Silica Glass // Wear. — 2015 (342–343), 100—106. http://dx.doi.org/10.1016/j.wear.2015.08.016He H., Qian L., Pantano C.G., and Kim S.H. Ef-fects of Humidity and Counter-Surface on Tri-bochemical Wear of Soda-Lime-Silica Glass // Wear. — 2015 (342–343), 100—106. http://dx.doi.org/10.1016/j.wear.2015.08.016Konicek A.R., Grierson D.S., Gilbert P.U.P.A., et all. Origin of Ultralow Friction and Wear in Ul-trananocrystalline Diamond // PRL — 2008 (100), 235502. DOI: 10.1103/PhysRevLett.100.235502Konicek A.R., Grierson D.S., Gilbert P.U.P.A., et all. Origin of Ultralow Friction and Wear in Ul-trananocrystalline Diamond // PRL — 2008 (100), 235502. DOI: 10.1103/PhysRevLett.100.235502Ma L.R., Zhang C.H., and Liu S.H. Progress in Ex-perimental Study of Aqueous Lubrication // Chin. Sci. Bull. — 2012 (57), 2062—2069. doi: 10.1007/s11434-012-5031-4Ma L.R., Zhang C.H., and Liu S.H. Progress in Ex-perimental Study of Aqueous Lubrication // Chin. Sci. Bull. — 2012 (57), 2062—2069. doi: 10.1007/s11434-012-5031-4Chen Zhe, He Xin, Xiao Chen, and Kim S.H. Ef-fect of Humidity on Friction and Wear — A Critical Review // Lubricants. — 2018 (6), 74. doi:10.3390/lubricants6030074Chen Zhe, He Xin, Xiao Chen, and Kim S.H. Ef-fect of Humidity on Friction and Wear — A Critical Review // Lubricants. — 2018 (6), 74. doi:10.3390/lubricants6030074Hod O., Meyer E., Zheng Q., and Urbakh M. Structural Superlubricity and Ultralow Friction Across the Length Scales // Nature. — 2018 (563), 485—492Hod O., Meyer E., Zheng Q., and Urbakh M. Structural Superlubricity and Ultralow Friction Across the Length Scales // Nature. — 2018 (563), 485—492Reid E.E. Organic Chemistry of Bivalent Sulfur. — N.Y.: Chemical Publishing Co. — 1958 (I), 66Reid E.E. Organic Chemistry of Bivalent Sulfur. — N.Y.: Chemical Publishing Co. — 1958 (I), 66Reid E.E. Organic Chemistry of Bivalent Sulfur. — N.Y.: Chemical Publishing Co. — 1960 (III), 396Reid E.E. Organic Chemistry of Bivalent Sulfur. — N.Y.: Chemical Publishing Co. — 1960 (III), 396Воронков М.Г. Новый лабораторный метод получения абсолютированного спирта // Изв. Латв. ССР. Сер. химическая. — 1963, № 2, 236. РЖХим. — 1964, 2Ж73Voronkov M.G. Novyj laboratornyj metod polu-cheniya absolyutirovannogo spirta // Izv. Latv. SSR. Ser. khimicheskaya. — 1963, № 2, 236. RZHKhim. — 1964, 2ZH73 (in Russian)https://worldofmaterials.ru/spravochnik/novye-razrabotki/119-opticheskoe-kvartsevoe-steklohttps://worldofmaterials.ru/spravochnik/novye-razrabotki/119-opticheskoe-kvartsevoe-steklohttps://pcgroup.ru/blog/steklo-simax-po-standartu-iso-3585https://pcgroup.ru/blog/steklo-simax-po-standartu-iso-3585https://rustaste.ru/tverdost-stali-po-moosu.htmlhttps://rustaste.ru/tverdost-stali-po-moosu.htmlNakayama K. Triboemission, Tribochemical Reac-tion, and Friction and Wear in Ceramics under Var-ious n-Butane Gas Pressures // Tribol. Int. — 1996 (29), no. 5, 385—393. https://doi.org/10.1016/0301-679X(95)00077-HNakayama K. Triboemission, Tribochemical Reac-tion, and Friction and Wear in Ceramics under Var-ious n-Butane Gas Pressures // Tribol. Int. — 1996 (29), no. 5, 385—393. https://doi.org/10.1016/0301-679X(95)00077-HLi H., Xu T., Wang Ch., Chen J., Zhou H., and Liu H. Friction-Induced Physical and Chemical In-teractions Among Diamond-Like // Diamond & Re-lated Materials. — 2006 (15), 1228—1234. doi:10.1016/j.diamond.2005.09.038Li H., Xu T., Wang Ch., Chen J., Zhou H., and Liu H. Friction-Induced Physical and Chemical Interactions Among Diamond-Like // Diamond & Related Materials. — 2006 (15), 1228—1234. doi:10.1016/j.diamond.2005.09.038Мидлтон М.Р. Анализ статистических данных Microsoft Excel для Office XP. — М.: Бином. Ла-боратория знаний. — 2005Midlton M.R. Analiz statisticheskikh dannykh Mi-crosoft Excel dlya Office XP. — M.: Binom. La-boratoriya znanij. — 2005 (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.