Универсальный метод и устройство для исследования трения качения и адгезии на микроучастках поверхности материалов и покрытий

Abstract

Объект исследования – контактное взаимодействие твёрдых тел. Цель работы – построение теории микрокачаний физического маятника, опирающегося двумя шариками на исследуемую поверхность, и разработка на ее основе универсального метода измерения коэффициента трения качения в интервале от 10-9 до 10-6, а также методов измерения удельной энергии контактной адгезии и параметров упругости поверхности материалов и покрытий. В процессе работы был: разработан, изготовлен и испытан макет маятникового прибора для измерения параметров трения качения с точностью и чувствительностью, на несколько порядков превышающие известные аналогичные устройства, что, в частности, позволило реализовать режим микрокачаний физического маятника с двумя сферическими опорами на пятне упругого контакта в области малых нагрузок и скоростей, измерить рекордно малые коэффициенты сопротивления качению, установить основной механизм, определяющий динамику микрокачаний маятника, также разработана феноменологическая теория свободных циклических колебаний, на основе которой разработаны: метод измерения моментов трения качения и коэффициента трения качения, метод измерения параметров сил адгезии, действующих в области упругого контакта, в том числе давление этих сил и коэффициента гистерезисных потерь, а также потери энергии на отрыв. Степень внедрения – разработан макет измерительной установки и проведены исследования поверхности кремниевых пластин, используемых для производства интегральных микросхем.