Page 12 - 《摩擦学学报》2020年第6期

第 6 期 范祥娟, 等: Ni 3 Al基涂层与不同材料配副时宽温域的摩擦学行为 695

磨损率；而Ni Al/Al O 摩擦副的摩擦系数较低，磨损 作用下Al O 表面形成含有大量NiO、NiCr O 和BaMoO 4
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率较高(见图1~2). 由图6可知800 ℃时Al O 硬度高达 等润滑相的光滑、连续转移膜[见图10(d~f)]，使摩擦发
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1 266.06 MPa，而316L的硬度仅为205.40 MPa. 因此， 生在润滑膜之间，有效降低Ni Al/Al O 摩擦副的摩擦
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摩擦过程中Ni Al/Al O 摩擦副的局部接触应力较 系数，涂层主要表现为氧化磨损和磨粒磨损[见图4(e)].
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大，产生的摩擦热更高，促进了氧化进程的发生，光滑 由于氧化物釉质层始终处于氧化-磨损-再氧化-再磨
釉质层的氧化物含量明显高于Ni Al/316L摩擦副[见 损的动态过程，因此，Ni Al/Al O 摩擦副具有相对较
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图8(c~d) ]. 另外，在剪切力作用下摩擦偶件表面均形 高的磨损率. 并且由316L和Al O 的球缺可以看出，316L
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成转移膜，但316L表面形成的有限转移膜黏附性较 的球缺远大于Al O [见图10(a和d)]，说明Ni Al/316L
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差，其在摩擦过程中发生大量剥落不断犁削涂层[见 摩擦副中材料的损耗主要来自于316L，而Ni Al/Al O 3
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图10(a~c)]，使涂层具有较高的摩擦系数，主要表现为 摩擦副中主要来自于涂层，同样可以说明后者的涂层
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氧化磨损和黏着磨损[见图3(e)]；而在较高的接触应力 磨损率大于前者 .

(a) (b) (c) 2 400
2 000 NiO NiCr 2 O 4
Intensity/a.u. 1600 Cr 2 O 3 BaMoO 4
1200
800 Fe 3 O 4 NiO NiO
NiO AgO
AgO
400
200 400 600 800 1 000 1 200
1 mm 100 μm Raman shift/cm −1
(d) (e) (f) 7 000
6 000 NiCr 2 O 4
Intensity/a.u. 5 000 BaMoO 4 NiO BaMoO 4
Cr 2 O 3
NiO
4 000
AgO
3 000 Cr 2 O 3
2 000
200 400 600 800 1 000 1 200
1 mm 100 μm −1
Raman shift/cm
Fig. 10 The wear morphology，local magnification and Raman spectra of counterpart
balls at 800 ℃：(a~c) Ni 3 Al/316L；(d~f) Ni 3 Al/Al 2 O 3
图 10 800 ℃时磨斑形貌、局部放大和拉曼谱图：(a~c) Ni 3 Al/316L；(d~f) Ni 3 Al/Al 2 O 3

4 结论 摩擦热有助于磨屑的贮存，使其具有较低的磨损率.
c. 在200~600 ℃，高硬度的Al O 对涂层的犁削作
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a. 在25~800 ℃，随温度升高两种摩擦副的摩擦系
用更强，导致较高的摩擦系数；在热应力作用下涂层
数和磨损率均先降低再增加而后下降，且Ni Al/Al O 3 均发生疲劳剥层，但与Al O 对摩时涂层同时发生严
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摩擦副具有更优的摩擦学性能. 涂层宽温域内良好的 2 3
重的塑性变形，有效抑制涂层的剥落，使其具有较低
摩擦学性能归因于软金属Ag的低剪切、BaF /CaF 脆-
2 2 的磨损率.
塑性转变及高温摩擦诱导钼酸盐和铬酸盐等产物的 d. 在800 ℃，Ni Al/Al O 摩擦副的摩擦磨损发生
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协同润滑效应. 在连续的润滑膜与转移膜之间，而316L表面形成的转
b. 在25 ℃，Fe和Ni亲和性较高，Ni Al/316L摩擦 移膜连续性较差且剥层严重，使Ni Al/316L摩擦副具
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副主要发生黏着磨损和磨粒磨损；Ni Al/Al O 摩擦副 有较高的摩擦系数；但润滑膜的形成为氧化-磨损-再
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在高的局部接触应力下发生脆性剥层和磨粒磨损，导 氧化-再磨损的动态过程，因此，Ni Al/Al O 摩擦副具
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致其摩擦系数比前者更高. Ni Al/Al O 摩擦副较高的 有较高的磨损率.
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