ТРИБОХИМИЯ (от греч.
tribo-тру и химия), раздел ме-ханохимии, изучающий хим.
и физ.-хим. превращения в-в под воздействием мех. энергии трения. Эти эффекты
известны давно. Так, еще в 18 в. установлено, что растворение металлов протекает
быстрее при воздействии трения, чем при его отсутствии; благодаря трению качения
на металлич. колесах оксидные пленки возникают в течение неск. минут (в отсутствие
мех. напряжений такие же пленки могли бы образоваться за 1017 лет)
и т.д.
На трущихся пов-стях деталей
в результате неупругих столкновений молекул энергия удара частично превращ.
в их внутр. энергию или расходуется на создание неустойчивого переходного состояния
(см. Активированного комплекса теория). Стабилизация его либо
распад по новому пути и есть хим. акт образования атомов и молекул; таким образом
можно осуществлять селективные хим. р-ции и управлять разл. процессами. Покажем
это на примерах управления трением.
При трении стали по стали
со смазкой водой вследствие экзоэлектронной эмиссии молекулы Н2О
возбуждаются и распадаются на водород и кислород. Происходит наво-дороживание
металлич. пов-сти трения и она разрушается (водородный износ). При смазке в
отсутствие воды в режиме трения под действием давления, высокой т-ры, катализаторов,
экзоэлектронной эмиссии, дефектов металлов смазочный материал, основу к-рого
составляют насыщ. углеводороды, разлагается (образуются ионы, своб. ра-дикалы,
ион-радикалы, протекают окисление, полимеризация и др.). Смазочный материал
деградирует и требует замены.
Последнему процессу можно
противопоставить иной тип хим. превращений при трении в режиме избират. переноса,
или в режиме безызносности (см. также Металлоплаки-рующие смазочные материалы).
В случае избират. растворения компонентами присадки тонкой медной пленки
(при ее деформировании) повышается концентрация вакансий, что на порядки ускоряет
диффузию в смазку атомов и вакансий и приводит к возбуждению кристаллич. решетки
меди. В результате изменяется характер движения дислокаций,
к-рые выходят на пов-сть металлоплакирующей пленки. В местах их выхода возбужденные
атомы образуют с компонентами присадки неустойчивые комплексные соединения.
Последние, частично распадаясь, снова дают лиган-ды, к-рые опять реагируют с
атомами металла и т.д., образуя замкнутый цикл изменения состава присадки.
Успех создания смазки состоит
в подборе св-в комплексного соединения. При этом часть исследователей считает,
что возникает перспектива получения смазочного материала, бессменно функционирующего
при безызносном трении в любых условиях. Др. часть специалистов полагает, что
область действия эффекта безызносности ограничена: режим избират. переноса проявляется
лишь при специфич. условиях работы (т-ры, нагрузки, среды и др.) и строго определенном
составе смазки; поэтому прагильнее говорить не о "безызносности"
смазочных материалов, а об оптим. повышении их стойкости к мех. воздействиям.
Т. изучает влияние трения
на: изменение каталитич. св-в твердых в-в; электрохим. процессы (напр., на их
скорость); диффузию-процессы переноса газов в металлах (напр., водорода в стали
или чугуне) и процессы, обусловленные возбуждением атомов поверхностных слоев
металлов при их деформации (скорость диффузии возрастает на порядки); коррозию
- в одних условиях происходит повреждение и разрушение металлов за счет хим.
и электрохим. р-ций с окружающей средой (фреттинг-коррозия), в иных условиях
самопроизвольно протекает пассивирование металлов (вследствие образования на
их пов-стях пленок труднорастворимых соед., напр. оксидов); сорбцию газов твердыми
в-вами; крекинг нефти и ее фракций; полимеризацию продуктов трибодеструкции
углеводородов и т.д.
Лит.: Уотерхауз
Р. Б., Фреттинг-коррозия, пер. с англ., Л., 1976; Зашита от водородного износа
в узлах трения, под ред. А. А. Полякова, М., 1980; Рыбакова Л. М., Куксенова
Л. И., Структура и износостойкость металла, М., 1982; Хайнике Г., Трибохимия,
пер. с англ., М., 1987; Поляков А. А., в сб.: Долговечность трущихся деталей
машин, в. 3, М., 1988, с. 45-88.
А. А. Поляков.