3725451508

1 Wprowadzenie

Pierwsza praca dotycząca zastosowania spektroskopii anihilacji pozytonów do badania defektów w warstwie wierzchniej materiału poddanego tarciu ślizgowemu została opublikowana w 1995 [1], Dotyczyła ona głębokościowego rozkładu defektów punktowych powstających w procesie tarcia w próbkach dobrze wygrzanej miedzi. Miedź została wybrana jako przedmiot badań, gdyż jest to materiał modelowy, niewykazujący przemian fazowych dobrze przebadany różnymi metodami, w szczególności za pomocą technik spektroskopii anihilacji pozytonów. Podjęcie i rozszerzenie tej tematyki na inne materiały m.in. aluminium, pozwoliło na wykorzystanie możliwości, jakie daje ta metoda badawcza i zwrócenie uwagi również na obecność i rozkład defektów punktowych, w tym wakancji i skupisk wakancji, w warstwie wierzchniej, zwłaszcza, że czułość metody anihilacji pozytonów pozwala wykryć koncentrację wakancji na poziomie nawet 10"⁷. Może to rzucić nowe światło na procesy tarcia i zużycia.

Wydaje się to interesujące nie tylko w kontekście badań warstwy wierzchniej w próbkach poddanych tarciu w warunkach makroskopowych, w których odkształcenie plastyczne implikuje obecność różnego rodzaju defektów. W przypadku badań zjawiska tarcia w nanoskali za pomocą mikroskopu sił atomowych przeprowadzanych w ultrawysokiej próżni, kiedy obszar styku obejmuje mniej niż 20 atomów, taki styk, uważany za całkowicie bezzużyciowy, charakteryzuje się ogromnym naprężeniem ścinającym, rzędu 10⁹N/m², niezbędnym do utrzymania ślizgania. Zjawiskiem tłumaczącym tak ogromne rozpraszanie energii może być tworzenie defektów punktowych, w tym wakancji [2],

Nowoczesne techniki anihilacji pozytonów polegające na wykorzystaniu skolimowanych monoenergetycznych wiązek powolnych pozytonów, czy mikroskopia pozytonowa, są krokiem w kierunku uzyskiwania informacji z obszarów o coraz mniejszych rozmiarach, w szczególności w pobliżu powierzchni. W naszych badaniach za pomocą wiązki powolnych pozytonów próbek złota, które zostały potarte o siebie z niewielkim obciążeniem wyznaczyliśmy koncentrację wakancji na głębokości do 350 nm, która wynosiła 2.3xl0'⁵ [3], Podobne badania wykonane dla miedzi poddanej tarciu ślizgowemu w obecności środka smarnego wykazały obecność na powierzchni badanych próbek warstwy [4], która może mieć związek z przenoszeniem materiału próbki.

7