Page 97 - 《摩擦学学报》2020年第4期

第 4 期 徐增闯, 等: 硅碳氢润滑油的空间长寿命润滑性能分析 507

0.30
1.50 GPa 均大幅高于815Z润滑油的名义润滑平均寿命.
1.75 GPa
0.25 SiCH和815Z润滑油的SRV试验结果如图6所示，
2.00 GPa 从图6中可以看出SiCH润滑油的摩擦系数-时间曲线
Friction coefficient 0.15 走势在运行开始后逐渐保持平稳，试验结束时的滑动
0.20

摩擦系数为0.18，815Z润滑油的滑动摩擦系数为0.43.
0.10

0.05 两种润滑油的磨斑直径分别为0.82和1.2 mm. 表明在
真空往复滑动摩擦工况下，SiCH润滑油相比较815Z
0.00 润滑油具有更好的减磨抗摩性能.
0 50 000 100 000 150 000 200 000
Orbit number

0.7 815Z
Fig. 4 Orbit number - friction coefficient curves of steel ball
SiCH
under different contact stress level 0.6
图 4 不同接触应力下钢球摩擦系数-旋转圈数曲线 0.5

2 000 Friction coefficient 0.4
SiCH 0.3
Normalizad lifetime (Orbits/μg) 1 200 0.1 0 600 1 200 Time/s 2 400 3 000 3 600
815Z
1 600
0.2
0.0
1 800
800
400
lubricating oil
图 6 润滑油滑动摩擦系数-滑动时间曲线
0 Fig. 6 Sliding friction coefficients as a function of time of
1.50 1.75 2.00
Stress level/GPa
从图7中可以看出，SRV试验后的钢球磨斑表面
Fig. 5 Comparison of nominal lubrication life of SiCH and
(编号21所在区域)与非磨损面(编号为22所在区域)区
815Z lubricants
图 5 不同接触应力SiCH和815Z润滑油下润滑油 别明显，其中磨斑表面Si含量为2.56%. 图8显示了磨
润滑寿命对比 斑表面的XPS分析结果，其中元素Si的电子结合能在

102.2 eV，对应硅氧化合物SiO x [17] . 硅氧化合物在摩擦
下的名义润滑寿命分布如图5所示，其中1.5 GPa接触
副表面形成摩擦化学反应膜的形式存在，是提高摩擦
应力下SiCH润滑油润滑寿命分布在584~4 630 r/μg之 [18]
副承载和抗磨减摩性能的原因之一 . 从图9可以看
间、1.75 GPa接触应力下润滑油润滑寿命分布在789~
出, 真空四球试验后的钢球磨斑直径约为0.42 mm，SRV
2 732 r/μg之间、2 GPa接触应力下润滑油润滑寿命分 和真空四球试验后钢球磨斑表面有一定深度磨痕产生.
布在162~376 r/μg之间. 从表4中可以看出，随着摩擦 为进一步验证润滑油在空间环境下的适应性，防
副接触应力的增加，SiCH润滑油的名义润滑平均寿命 止润滑油在轨实际工况下逸出对遥感载荷光学窗口
(4次试验平均值)随之降低，分别为1 936、1 404和229 r /μg， 的红外波段(14~16.25 μm)透过率产生影响，对润滑油

表 4 不同接触应力下SiCH和815Z润滑油的名义寿命和起始摩擦系数
Table 4 Nominal life and initial friction coefficient of SiCH and 815Z lubricants under different contact stresses

Normalized Lifetime (Orbits/μg)
Stress Level Lubricant Name Initial Friction
1 st 2 nd 3 rd 4 th Average value
SiCH 4 629.84 1 304.6 1 223.74 583.96 1 936 0.046
1.5 GPa
815Z 123 50 958 52 291.75 0.078
SiCH 2 731.84 840 1 257.32 788.56 1 404 0.056
1.75 GPa
815Z 80.9 79.36 109 130 99.8 0.08
SiCH 376.2 161.74 176.06 200.42 229 0.06
2 GPa
815Z 88.9 26.9 85 93 73.45 0.081