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《干摩擦下金属表面膜及其磨粒对摩擦行为及自生电势的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、第21卷第1期摩擦学学报Vol21,No12001年1月TRIBOLOGYJan,2001干摩擦下金属表面膜及其磨粒对摩擦行为及自生电势的影响翟文杰,齐毓霖(哈尔滨工业大学机电学院,黑龙江哈尔滨150001)摘要:针对几种常用金属摩擦副,在球2盘式摩擦磨损试验机上考察了金属表面膜及其磨粒对其摩擦行为和表面自生电势的影响.结果表明,金属自身的表面膜对其摩擦行为及表面自生电势(SGV)均有明显的影响;而金属磨粒对摩擦行为及自生电势的影响程度取决于磨粒性质及摩擦副的粘附特性.关键词:金属;表面膜;磨粒;摩擦行为;自生电势(SGV)中图分类号:TH117.1文章标
2、识码:A文章编号:100420595(2001)0120070203固体的摩擦磨损及表面接触特性与摩擦副的材件对摩时的摩擦系数及自生电势随时间的变化关系.[1,2]料性质,特别是与接触表面的状态密切相关,而其可以看出:在摩擦初始阶段,3种摩擦副的摩擦系数中摩擦副之间的表面膜性质和在摩擦过程中因磨损均可保持在0.20左右的低值;随着表面膜的破坏,金产生的材料转移及界面金属磨粒的影响尤为重要.电属间粘着加强,摩擦系数急剧增大,圆盘表面产生明摩擦过程涉及表面接触电势、热电势及电子发射等,显磨痕.在3种摩擦副中,以SUJ2öCu的磨合最好,#是一种与表面状态密切相
3、关的动态过程.电摩擦不仅SUJ2ö45钢次之.SUJ2öCu摩擦副能够在初始表面[3][4]与摩擦磨损特性相关,还影响着摩擦过程.本文膜破裂后迅速磨合,摩擦系数稳定在0.78左右且波#作者研究了几种金属摩擦副的表面膜和滑动界面之动很小;从SUJ2ö45钢的摩擦系数变化可以看出表间的磨粒对其摩擦行为及自生电势的影响.面氧化膜的影响,而SUJ2öAl在该工况下则表现出较差的可磨合性能,这是因为Al的表面氧化膜破裂1实验部分后,钢球与较软的铝易于粘结,使摩擦系数增大并且采用试件与机体绝缘的自制球2盘式摩擦磨损试随粘滑过程明显波动.与此相对应,3种摩擦副的摩验机,
4、试验装置及表面自生电势测试原理见文献[3].擦自生电势的变化规律明显不同:对应于SUJ2öAl上试件为<4.7mm的SUJ2(AISI52100)轴承钢球,摩擦副,表面自生电势随时间增高至0.5mV后下降#下试件分别为铜、铝及45钢圆盘,试件在装配前在(SUJ2为正极),表面膜破裂后,SGV值降低至启动超声清洗机中用丙酮清洗,试验在25℃的大气条件时的0附近,即对应的表面膜形成了一个正极尖峰下进行(相对湿度RH为30%～45%).为减轻摩擦[见图1(a)];对于SUJ2öCu摩擦副,在摩擦初始阶热效应的影响,选择试验载荷为1.96N,相对滑动速段,由于表面
5、膜的存在,摩擦自生电势很低;随着表面度为0.2mös.摩擦磨损试验结束后用扫描电子显微膜的破坏,自生电势小幅增大,之后随摩擦时间的增#镜(SEM)和能量色散X射线能谱(EDAX)等对试件加而逐渐增大[图1(b)];而SUJ2ö45钢的摩擦系数磨痕表面形貌和元素组成进行观察和分析.及摩擦自生电势与表面膜有很强的对应性,在表面膜的初始破坏阶段,自生电势形成一个负极弱峰;随着2结果及讨论摩擦粘着分量增大,摩擦系数增大,表面再氧化形成2.1金属表面膜对摩擦行为及自生电势的影响钝化膜,使摩擦系数减小,自生电势增大.但在本文试#图1示出了SUJ2钢与Al、Cu及45钢
6、3种偶验条件下,由于该表面膜不能保持,因此摩擦过程表基金项目:国家自然科学基金资助(59505007).收稿日期:2000203212;修回日期:2000207224ö联系人翟文杰.作者简介:翟文杰,男,1964年生,博士,副教授,现从事金属摩擦机理与控制的研究.第1期翟文杰等:干摩擦下金属表面膜及其磨粒对摩擦行为及自生电势的影响71#现出了典型的粘滑特性及明显的自生电势峰谷交替45钢的SGV值趋于0,随着擦拭的解除,SGV值形特性[见图1(c)];随后摩擦系数与自生电势的变成一个负极尖峰.界面金属磨粒对SUJ2öCu摩擦过程的影响可由图2来说明.在磨合初
7、期,擦去铜盘磨痕区域的金(a)SUJ2öAl(a)Variationoffrictioncoefficient(b)SUJ2öCu(b)VariationofSGVFig2EffectsoftheremovaloftrappedwearparticlesforSUJ2öCurubbingpair图2SUJ2öCu摩擦副间界面磨粒的影响属磨粒使摩擦系数及SGV值均有很大程度的降低[图2中曲线1段].擦拭解除后,摩擦系数及SGV值均可在较长时间内维持稳定值;随着磨粒的再生,摩擦系数和SGV值也相应增大,再次擦去磨粒[图2中(c)SUJ2#ö45steel曲线2
8、段]后,摩擦系数可降到更低水平,SGV值也Fig1Thevaria
