Page 52 - 《摩擦学学报》2021年第6期

第 6 期 巩龙飞, 等: 食品级滑石粉对复合铝基润滑脂摩擦学性能的影响 837

500
(a) (b)
100
80 450

60 Epitaxy initial degradation
Weight/% 40 Base grease (Bg) T/℃ 400 Epitaxy termination degradation
temperature

20 Bg+0.5% F-Talc 350 temperature
Bg+1.0% F-Talc
Bg+1.5% F-Talc
Bg+2.0% F-Talc
0
300
100 200 300 400 500 600 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
T/℃ Mass fraction of F-Talc/%

Fig. 3 (a) Variation of weight loss with temperature and (b) epitaxial degradation temperature of grease with
different mass fraction of F-Talc
图 3 含不同质量分数F-Talc润滑脂的(a)质量损失随温度的变化及(b)外延降解温度变化

0.3 貌中得到证实，从而使摩擦过程产生不平稳和较高的
FM 222 Average friction coefficient: 0.099
0.2 平均摩擦系数. 此外，F-Talc质量分数为1.0%的润滑脂
0.1
0.0 样品平均摩擦系数优于FM222的对比脂. 因此，当F-
Bg+2.0% F-Talc Average friction coefficient: 0.094
0.2
0.1 Bg+1.5% F-Talc Average friction coefficient: 0.090 Talc的质量分数为1.0%时，对应的润滑脂样品的减摩
Friction coefficient 0.2 Bg+1.0% F-Talc Average friction coefficient: 0.080 滑下钢球和钢盘的磨痕形貌. 发现随F-Talc质量分数
0.0
性能最佳.
图5为在含不同质量分数F-Talc的润滑脂样品润
0.1
0.0
0.2
0.1
0.0
Bg+0.5% F-Talc Average friction coefficient: 0.089 的增加，钢球和钢盘的磨痕形貌发生了显著的变化.
0.2 基础脂润滑下钢球磨斑较大且不规则，表明钢球的磨
0.1
0.0 损量较高，此时对应钢盘的磨痕形状不均匀，磨痕轨
Base grease (Bg) Average friction coefficient: 0.107
0.2
迹产生两条明显的沟壑，磨痕较深处为87 μm. 当F-Talc
0.1
0.0 质量分数为1.0%时，钢球的磨斑最小，且其磨斑形状
0 150 300 450 600 750 900
Time/s 近似为椭圆形，其对应钢盘的磨痕形态较规则且磨痕

Fig. 4 Variation of friction coefficient with time of grease 深度达到较小值为51 μm，相比于基础脂，钢盘表面的
with different mass fraction of F-Talc 磨痕深度降低了约41%. 同时，相比于基础脂，在F-Talc
图 4 含有不同质量分数F-Talc润滑脂作用下摩擦系数随时 的质量分数为1.0%的润滑脂样品作用下，钢盘的单位
间的变化
时间磨损体积降低了47%(见图6). 当F-Talc的质量分
数较少时，对应的钢球表面磨斑较大，钢盘磨损体积
大的影响，尤其是F-Talc的质量分数为1.0%的润滑脂
降低较少，这可能是由于少量的F-Talc对应摩擦副表
样品在降低摩擦系数和改善波动性方面较为显著. 相
面无法形成稳定的润滑膜来降低摩擦副表面的接触
比于基础脂，平均摩擦系数由0.107降至0.080，降低了
概率，且在摩擦的过程中没有足量F-Talc(主要是SiO )
2
约25%. 当F-Talc的质量分数为0.5%时，摩擦过程产生
修补摩擦过程中磨痕表面所产生的犁状沟. 当F-Talc
了一定的不稳定性，且平均摩擦系数降低幅度较小，
的质量分数继续增加时，钢球磨斑又逐渐变大，钢盘
这可能是由于添加的F-Talc过少，在摩擦过程中无法
的磨痕处产生较明显的犁状沟，且其磨痕深度和磨损
形成稳定致密的润滑膜，进而无法发挥稳定的减摩作 体积也随之增加，这可能是由于当F-Talc质量分数过
用，同时，过少的F-Talc也无法发挥稳定的“滑移”润 多时，层状的F-Talc发生堆叠导致摩擦副间形成了较
[13]
滑作用 . 当F-Talc的质量分数继续增加，摩擦过程又 大颗粒，产生磨粒磨损，进而增加了钢球的磨斑，并在
开始产生波动，且平均摩擦系数有所增加. 这可能是 钢盘磨痕表面形成较深的犁状沟. 此外，F-Talc质量分
由于F-Talc的质量分数过多时，层状的F-Talc易发生堆 数为1.0%的润滑脂样品抗磨性能优于FM222对比脂.
叠而形成较大的堆叠颗粒，较大的堆叠颗粒在摩擦副 因此，当F-Talc质量分数为1.0%时，对应的润滑脂样品
之间易产生了磨粒磨损，这能够从图5(b)钢盘磨痕形 的抗磨性能最佳.