Page 41 - 《摩擦学学报》2021年第6期

826 摩 擦 学 学 报 第 41 卷

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的磨损率为1.268 8×10 mm /(N·m)，是Cu9Ni6Sn磨损 从图4可知， 随着载荷的增大，QSn7-0.2的平均磨
率的2倍，而CuZn31Si1的磨损率是QSn7-0.2磨损率的 损率先减小后增大再减小，CuZn31Si1的平均磨损率
2.3倍；当载荷增至72 N时，QSn7-0.2的磨损率显著增至 逐渐增大趋于平稳，Cu9Ni6Sn的平均磨损率先增大后
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9.111 5×10 mm /(N·m)，分别是CuZn31Si1和Cu9Ni6Sn 小幅度减小；随着转速的增大，平均磨损率呈Cu9Ni6Sn＜
磨损率的2.4倍和2.6倍；载荷为108 N时，QSn7-0.2的 CuZn31Si1＜QSn7-0.2的顺序，出现先增大后减小的
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磨损率为3.313 5×10 mm /(N·m)，CuZn31Si1磨损率 变化趋势. 这是因为载荷和转速的增大，较硬材料摩
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为 3.701 0×10 mm /(N·m)， Cu9Ni6Sn的 磨 损 率 为 擦表面的粗糙峰会发生脆性断裂形成颗粒状磨屑，较
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3.028 3×10 mm /(N·m). 软材料摩擦表面粗糙峰会被挤压变形使磨损表面出
图 4(b)所 示 为 转 速 对 QSn7-0.2、 CuZn31Si1和 现按分层或片状磨屑脱落. 同时摩擦热的产生，促使
Cu9Ni6Sn平均磨损率的影响规律. 由图4(b)可见，随 摩擦表面的化学反应和分子吸附作用加强，能够减少
着 转 速 的 增 大 ， QSn7-0.2、 CuZn31Si1和 Cu9Ni6Sn 磨损. 通常摩擦副材料的强度和韧性对施加在摩擦表
的平均磨损率均呈现先增大后减小的趋势. 当载荷为 面的法向载荷和载荷冲击力极其重要，材料本身既要
72 N， 转 速 为 0.12 m/s时 ， QSn7-0.2、 CuZn31Si1和 保证其强度也要具有一定的韧性，过高或过低都会造
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Cu9Ni6Sn的磨损率分别为3.725 1×10 、0.502 8×10 −4 成不同程度的磨损.

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和1.099 8×10 mm /(N·m)；转速为0.24 m/s时，QSn7- 2.3 磨损表面形貌和成分分析
0.2的磨损率增幅为31%，CuZn31Si1和Cu9Ni6Sn的磨 图5和图6分别为转速在0.36 m/s时，不同载荷下
损率分别是原来的14.5倍和4.8倍；转速为0.36 m/s时， QSn7-0.2、CuZn31Si1和Cu9Ni6Sn磨损表面的形貌及
QSn7-0.2的 磨 损 率 继 续 增 大 87%， CuZn31Si1和 其成分分析. 从图5和图6可知：当试验载荷为18 N时，
Cu9Ni6Sn的磨损率分别下降了53%和34%；转速为 QSn7-0.2的磨损表面局部位置有划伤和塑性变形，该
0.48 m/s时，QSn7-0.2、CuZn31Si1和Cu9Ni6Sn的磨损 磨损区域有细小的磨屑颗粒物的聚集，见图5(a)，属于
率分别减小59%、19%和18%. 轻微的磨粒磨损，这是因为在滑动过程中，12CrNi3A

B
A

100 μm 100 μm 100 μm 100 μm

(a) QSn7-0.2, 18 N (b) QSn7-0.2, 36 N (c) QSn7-0.2, 72 N (d) QSn7-0.2, 108 N

C

D
100 μm 100 μm 100 μm 100 μm

(e) CuZn31Si1, 18 N (f) CuZn31Si1, 36 N (g) CuZn31Si1, 72 N (h) CuZn31Si1, 108 N

10 μm
F
E
G
100 μm 100 μm 100 μm 100 μm

(i) Cu9Ni6Sn, 18 N (j) Cu9Ni6Sn, 36 N (k) Cu9Ni6Sn, 72 N (l) Cu9Ni6Sn, 108 N

Fig. 5 SEM micrographs of worn surfaces of QSn7-0.2, CuZn31Si1 and Cu9Ni6Sn under different loading conditions
图 5 不同载荷条件下QSn7-0.2、CuZn31Si1和Cu9Ni6Sn的磨损表面形貌