兩種固體潤(rùn)滑涂層轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)摩擦學(xué)特性研究.pdf

1、轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)是指在交變載荷下接觸副發(fā)生微幅轉(zhuǎn)動(dòng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)現(xiàn)象大量存在于機(jī)械裝備和器械中，例如各種球窩接頭配合面、機(jī)車(chē)車(chē)輛的輪軸和各種軛軸機(jī)構(gòu)的緊配合面、人體植入器械中的髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)杵臼狀配合面等，其損失大大縮短了零部件的使用壽命。固體潤(rùn)滑涂層作為抗微動(dòng)損傷的主要防護(hù)措施之一，已在工程領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，但目前對(duì)固體潤(rùn)滑涂層轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)摩擦學(xué)特性和損傷機(jī)理的研究未見(jiàn)報(bào)道。
　　 本文在新型轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)試驗(yàn)裝置上，采用球/平面接觸模

2、式，在不同法向載荷和轉(zhuǎn)動(dòng)角位移幅值條件下，對(duì)兩種固體潤(rùn)滑涂層(黏結(jié)MoS2涂層和離子滲硫?qū)?和基體材料(LZ50車(chē)軸鋼)進(jìn)行了轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)。在動(dòng)力學(xué)分析基礎(chǔ)上，利用光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、電子能譜(EDX)、表面輪廓儀等對(duì)磨痕進(jìn)行微觀分析，系統(tǒng)研究了兩種固體潤(rùn)滑涂層和基體的轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)運(yùn)行行為和損傷機(jī)制，并建立了轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)損傷的物理模型。論文的主要結(jié)論如下：
　　 ⑴兩種固體潤(rùn)滑涂層和基體的轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)摩擦學(xué)

3、特性強(qiáng)烈依賴(lài)于轉(zhuǎn)動(dòng)角位移幅值和法向載荷，僅呈現(xiàn)部分滑移區(qū)和滑移區(qū)兩個(gè)區(qū)域，均未見(jiàn)混合區(qū)。同時(shí)，MoS2涂層改變了基體的微動(dòng)運(yùn)行區(qū)域，使得滑移區(qū)向小角位移方向移動(dòng)，而離子滲硫?qū)硬⑽锤淖兓w的運(yùn)行區(qū)域。
　　 ⑵兩種固體潤(rùn)滑涂層的摩擦系數(shù)與基體相比較，發(fā)現(xiàn)MoS2涂層在整個(gè)微動(dòng)運(yùn)行區(qū)域均表現(xiàn)出良好的減摩作用；而離子滲硫?qū)觾H在部分滑移區(qū)以及滑移區(qū)的跑合階段起到減摩作用，之后因離子滲硫?qū)釉馐芷茐模x子滲硫?qū)拥哪Σ料禂?shù)表現(xiàn)為與基體的摩擦系

4、數(shù)一致。
　　 ⑶兩種固體潤(rùn)滑涂層和基體在部分滑移區(qū)的均損傷輕微；在滑移區(qū)，離子滲硫?qū)雍突w的磨損機(jī)制主要表現(xiàn)為剝層、磨粒磨損和氧化磨損，而MoS2涂層的磨損機(jī)制主要表現(xiàn)為剝層、摩擦氧化和磨粒磨損；兩種固體潤(rùn)滑涂層和基體在滑移區(qū)的“隆起”特征是由于材料表層塑性流動(dòng)累積在接觸區(qū)堆積結(jié)果，其出現(xiàn)和存在時(shí)間的長(zhǎng)短與微動(dòng)參數(shù)有關(guān)。
　　 ⑷離子滲硫?qū)优c潤(rùn)滑油構(gòu)成復(fù)合潤(rùn)滑，較大程度的改變了基體的轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)運(yùn)行區(qū)域，表現(xiàn)出極佳的減摩潤(rùn)