Золото российского триболога

В 70-х годах ХХ века британские ученые-трибологи представили своей королеве доклад, из которого следовало, что новые технологии борьбы с последствиями трения могут сэкономить стране полтора процента валового национального дохода. Доклад произвел на Елизавету II столь сильное впечатление, что для поощрения новых разработок в столь важном направлении она учредила золотую медаль британского Трибологического треста. С тех пор ее ежегодно вручают выдающемуся ученому-трибологу. Наши ученые получали ее уже четыре раза, а 26 марта 2006 года очередную медаль посол Великобритании в Москве Тони Брентон вручил профессору Дмитрию Николаевичу Гаркунову за открытие двух связанных явлений — эффекта безызносности и водородного износа. История их открытий позволяет посмотреть на творческую лабораторию ученого-триболога.

Эффект безызносности заметили 50 лет тому назад. В то время авиационная техника в нашей стране развивалась очень бурно, но многие детали самолетов быстро изнашивались. Особенную головную боль техникам доставляли верхние буксы шасси бомбардировщика Л-28, одного из наиболее распространенных военных самолетов того времени. Дело в том, что буксы — самые нагруженные детали шасси. Они изнашивались уже через 300–400 посадок самолета. А в таких организациях, как военное училище, где каждый день проходило по нескольку полетов, эта проблема была чрезвычайно актуальна.

«В то время я работал в Институте ремонта и эксплуатации авиационной техники (НИИ РЭАТ), и мне поручили выяснить причины этого явления, — рассказывает профессор Гаркунов. — Оказалось, что в быстром износе виновата смазочная жидкость, она буквально разъедала поверхность трущихся деталей! Мы заменили эту смазку на другую, содержащую ионы меди, и тогда явление быстрого износа полностью заменилось явлением безызносности. Интересно, что эффект этот еще до теоретического обоснования годами самопроизвольно защищал компрессоры холодильников. Трубки, по которым компрессор перекачивает хладагент, медные. Ионы меди, попадая в смазочную жидкость, восстанавливались на трущихся поверхностях, чем и объяснялись, как выяснилось, небывало высокие сроки службы. Правда, до открытия эффекта безызносности при ремонте холодильников инструкция предписывала медный слой с поверхностей счищать».

Что же касается водородного износа, то он скорее противоположен эффекту безызносности. Около 40 лет назад ученые выяснили, что водород в узлах трения очень агрессивен. Образуясь из трущихся материалов или из попавшей в зону контакта воды, атомарный или ионизованный водород — в сущности, элементарная частица — протон, легко диффундирует в поверхностный слой металла. И путешествует там до тех пор, пока не попадет в какую-нибудь полость. Если, оказавшись в полости, один атом водорода встретится с другим атомом, то они образуют молекулу. А она уже никуда из поры уйти не сможет. Более того, эта полость не зарастет, как обычно бывает с различными дефектами строения металла под нагрузкой. Со временем число молекул водорода в полостях может только возрастать, и они буквально распирают металл изнутри, приводя к трещине.

Как защитить металл от водорода? Самой хорошей защитой оказался как раз эффект безызносности. Дело в том, что водород не способен просочиться через плотную и пластичную медную пленку. Это свойство меди, кстати, широко используют американцы, которые покрывают поверхности деталей тонким слоем золота или меди, если хотят предотвратить проникновение в них водорода. «Мы считаем, что разработали весьма универсальный метод защиты механизмов — и от водородного износа, и собственно от трения», — говорит профессор Гаркунов. Открытия безызносности и водородного износа, сделанные почти полвека назад, привели к возникновению нового направления в трибологии: ученые исследуют особенности этих эффектов для различных материалов. Ведь в разных механизмах узлы трения испытывают различные нагрузки, и сделаны они, как правило, из самых разнообразных сплавов. Поэтому невозможно создать универсальную смазку «для всего». Ясно, что в ее состав должна входить медь, но в какой форме, в виде какого именно соединения? Чтобы выяснить это, нужна отдельная работа и, между прочим, очередное ноу-хау.

Кстати, можно ведь сделать такую смазку, которая будет «лечить» изношенные узлы трения, избавляя от необходимости разбирать их для ремонта. Это еще одно из направлений работы Дмитрия Николаевича и его коллег в Академии проблем качества и в других институтах и компаниях в России и за ее пределами.

Именно поэтому работы профессора Гаркунова были отмечены рядом правительственных наград. Среди них — Премия правительства РФ за 2002 год и Премия Президента РФ за 2003 год. Теперь к ним прибавилась и медаль, врученная Дмитрию Николаевичу от имени Института механического и инженерного дела Великобритании.

Кандидат химических наук
О.О. Максименко