Значительную группу материалов для трибосистем представляют сплавы с включениями мягкой составляющей (МС) в твердой основе (ТО). Экспериментально установленным эффектом самоорганизации трения для некоторых сплавов с МС является увеличение содержания МС на поверхности в местах контакта с повышенным трением и последующее облегчение последнего. Механизм явления не изучен.
Анализ условий взаимодействия поверхностей, микроструктуры сплавов и оценка физико-механических свойств МС и ТО показали, что для широкого диапазона условий работы трибосистем одним из механизмов самоорганизации трения может быть саморегулируемое вытеснение, находящейся в состоянии текучести, МС из поверхностного слоя при упругом деформировании ТО. Изучение процесса вытеснения МС и влияющих на него факторов проведем применительно к указанному сочетанию видов деформирования. За предельное напряжение состояние объемов прининаем состояние текучести МС.
Рассмотрим напряженное состояние поверхности, нагруженного нормальной силой N и касательной силой T. Выделим элементарные объемы ТО и МС, ограниченные главными площадками. Применим обобщенный закон Гука для выделенного объема при плоском деформировании. Учтем наличие касательной силы τ от силы Т и применим известные из механики формулы.
В результате получаем, что коэффициент трения f является регулятором в самоорганизации трения: при малых N, для вытеснения МС требуется нагрузка больше, чем при больших f, когда вытеснение по нагрузке облегчено. Расчет показал, что при приработке, которая всегда сопровождается снижением f, для соблюдения состояния текучести МС нагрузку следует повышать с убывающей скоростью.
Предложенный механизм самоорганизации трения согласуется с опытными данными и может быть использован в количественной оценке фрикционной совместимости применяемых сплавов, а также в целенаправленном создании новых сплавов.