Влияние смазочных сред на основе пентаэритритового тетраэфира на структуру и свойства бронзы в паре трения БрА5—Сталь 45

Методами рентгеноструктурного, рентгенофазового и оптической металлографической микроскопии проведено исследование механизмов влияния смазочных композиций на основе дисперсионной среды — тетраэфира пентаэритрита С₅–С₉ (TЭПЭ С₅–С₉) с мыльными дисперсными фазами на структуру и физико-механические характеристики поверхностных слоёв бронзы БрА5 после её трения в паре со сталью Ст45. В качестве дисперсных фаз (загустителей) применяли концентрированные поверхностно-активные вещества (ПАВ): литиевое мыло 12-оксистеариновой кислоты (12-LioSt), кальциевое мыло 12-оксистеариновой кислоты (12-CaoSt), а также комплексное кальциевое мыло, включающее композицию солей 12-оксистеариновой и уксусной кислот (k-Ca). Показано, что после трения бронзы во всех смазочных композициях происходит альтернативное, в зависимости от состава композиции, изменение предела текучести поверхностного слоя образцов (эффекты Ребиндера и Роско). Появление в результате трибодеформации в этом слое внутренних остаточных мезонапряжений запускает механизм восходящей диффузии, вызывающий в материале концентрационное перераспределение компонентов, вплоть до полного удаления атомов легирующего элемента из его приповерхностного слоя (режим избирательный переноса). Показано, что изменения механических характеристик материала и его износостойкость зависят от коллоидно-химических показателей поверхностной и окислительной активности смазочной композиции, определяемых гидрофильно-липофильным балансом молекул её компонент. Так, введение в базовую среду TЭПЭ С₅–С₉ добавки 12-LioSt снижает скорость изнашивания бронзы в 1,3 раза, добавки k-Ca — в 6,5 раз, а введение добавки 12-CaoSt повышает эту скорость на 10 %.

1. Чихос Х. Системный анализ в трибонике. — М.: Мир. — 1982

2. Трибология: состояние и перспективы: сборник научных трудов в 4 т. / гл. ред. И.Г. Горячева, М.А. Броновец. — Уфа: РИК УГАТУ. — 2019. ISBN 978-5-4221-0874-9 // Т. 2: Смазка и смазочные материалы / ред. тома С.М. Захаров, И.А. Буяновский. — 2019. ISBN 978-5-4221-0875-6

3. Adetunla D., Afolalu S., Jen T.C., and Ogundana A. The Roles of Surfactant in Tribology. Applications of Recent Technology: An Overview // ICMED-ICMPC 2023. E3S Web of Conferences. — 2023 (391), 01012. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202339101012

4. Gu H. and Hirayama T. Effect of surfactant Self-Assembly on Lubrication Performance in Oil-Based Systems: The Role of Reverse Micelles and Vesicles // Front. Mech. Eng. — 2025, no. 11, 1608716. DOI: 10.3389/fmech.2025.1608716

5. Kuksenova L.I. and Savenko V.I. Effect of Surface-Active Media on Contact Elastoplastic Deformations of Surface Layers of Metals and Their Tribological Characteristics // Russian Journal of Physical Chemistry A. — 2024 (98), no. 7, 1411—1424

6. Барабаш В.М., Абиев Р.Ш., Кулов Н.Н. Обзор работ по теории и практике перемешивания // Теоретические основы химической технологии. — 2018 (52), № 4, 367—383

7. Фукс Г.И. Добавки к пластичным смазкам. — М.: Химия. — 1982

8. Kruglyakov P.M. Hydrophile-Lipophile Balance of Surfactants and Solid Particles. Physicochemical Aspects and Applications. — Elsevier Science BV. — 2000

9. Ланге К.Р. Поверхностно-активные вещества. — СПб.: ЦОП Профессия. — 2004

10. Петухов В.Ю., Гумаров Г.Г. Исследование поверхностных слоев твердых тел методом скользящего рентгеновского пучка. — Казань: КГУ. — 2009

11. Рыбакова Л.М., Куксенова Л.И. Структура и износостойкость металла. — М.: Машиностроение. — 1982

12. Малыгин Г.А. Механизм деформационного упрочнения и образования дислокационных структур в металлах при больших пластических деформациях // Физика твердого тела. — 2006 (48), № 4, 651—657

13. Суворов Э.В. Дифракционный структурный анализ. — М.: Юрайт. — 2023

14. Диаграммы состояния двойных металлических систем. Справочник в 3 томах / под общ. ред. Лякишева Н.П. — М.: Машиностроение. — 1996 (1)

15. Савенко В.И. Щукин Е.Д. Новые приложения эффекта Ребиндера в трибологии // Трение и износ. — 1992 (13), № 6, 1095—1107

16. Ping Y. Uphill Diffusion // in: The ECPH Encyclopedia of Mining and Metallurgy / Kuangdi X. (eds). — Singapore: Springer. — 2024, 2253—2255. https://doi.org/10.1007/978-981-99-2086-0_411

17. Пинес Б.Я. Очерки по металлофизике. — Харьков: Из-во ХГУ. — 1961

18. Kragelskii I.V., Dobychin M.N., and Kombalov V.S. Friction and Wear Calculation Methods. — Oxford: Pergamon Press. — 1982

19. Русанов А.И., Щекин А.К. Мицеллообразование в растворах поверхностно-активных веществ. — СПб.: Лань. — 1922

20. Русанов А.И. К термодинамике солюбилизации // Коллоидный журнал. — 2021 (83), № 1, 98—106

21. Buckley D.H. Surface Effects in Adhesion, Friction, Wear and Lubrication. — N.Y.: Elsevier Sci. Pub. — 1981

22. Тушинский Л.И., Потеряев Ю.П. Проблемы материаловедения в трибологии. — Новосибирск: НЭТИ. — 1991