Синергетическая кинетика плавления ультратонкой пленки смазки

Abstract

Исследована кинетика плавления аморфной и кристаллической ультратонких пленок смазки, заключенных между атомарно-плоскими кристаллическими поверхностями. Процесс представлен соответственно как фазовый переход второго и первого рода. Для его описания использована реологическая модель Лоренца вязкоупругой среды, в которой роль параметра порядка играет сдвиговое напряжение, сопряженное поле сводится к сдвиговой деформации, а температура является управляющим параметром. Для возможных предельных случаев соотношений между временами релаксации, отвечающими указанным величинам, проведено аналитическое и численное исследование фазовых портретов в различных кинетических режимах. Показано, что прерывистый режим трения (stick-slip) реализуется, если время релаксации температуры смазки намного превышает его значения для сдвиговых напряжений и деформации. В противоположном случае осуществляется быстрая релаксация системы к универсальному участку, определяющему ее кинетику.

The melting kinetics of amorphous and crystalline ultrathin lubricant films confined between atomically flat crystalline surfaces is studied. The process is presented as the second-order and first-order phase transition, respectively. For its description we use the rheological Lorentz model for viscoelastic matter, where shear stress plays the role of the order parameter, the conjugate field is reduced to the shear strain, and the temperature is the control parameter. An analytical and numerical analysis of the phase portraits is carried out in different kinetic regimes for possible limiting cases of ratios between relaxation times for mentioned variables. It is shown that the interrupted mode of friction (stickslip) is realized if the relaxation time of lubricant temperature is much longer than its values for shear stress and strain. In the opposite case the system rapidly converges to a universal section determining its kinetics.