Page 21 - 《摩擦学学报》2020年第6期
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704 摩 擦 学 学 报 第 40 卷
F Si
500 μm 500 μm
Fig. 10 The EDS maps of elements F and Si on the counterpart surface with a groove width of 200 μm,
spacing of 300 μm and sliding angle of 90 °
图 10 槽宽200 μm、间距300 μm、滑动角度90°的对偶磨损表面F和Si元素EDS面分布
[29]
的主要原因是转移膜形成前期(磨合期)沟槽边缘法相 的转移膜 . 沟槽宽度增加后，在整个往复行程内槽
剪切力作用下产生了大量的磨屑，一旦磨合期结束，形 间距数量相对减少，减少了沟槽边缘对试样的剪切次
成稳定的转移膜，摩擦系数和体积磨损率将随之减小. 数，摩擦系数随之降低.
图9(d)所示对偶表面生成了光滑、连续且很平整
3 结论
的转移膜，几乎完全覆盖了对偶表面. 摩擦角度为45°
[5]
时，织构对摩擦磨损行为的影响是两个方向的组合 ， a. 采用Design-Expert 10软件，基于BBD响应面法
可以分解为平行于沟槽方向(0°)的摩擦和垂直于沟槽 建立的织构参数与摩擦系数和体积磨损率之间的二
方向(90°)的摩擦. 往复速度一定的情况下，平行于沟 次回归模型显著，其拟合精度分别为82.85%与83.21%，
槽方向的速度分量和垂直于沟槽方向的速度分量均 说明该模型能较精确地分析织构参数与摩擦磨损性
√
只有图9(b)和(c)中速度的 2/2，而摩擦力为两个方向 能间的关系.
上摩擦力的合力，这可能是造成摩擦系数较高(0.172) b. 通过响应面法计算分析了织构参数对摩擦磨
的主要原因. 两个方向分运动的同时作用不仅促进了 损性能的影响规律，预测得出沟槽宽度为323.2 μm、
磨屑沿着沟槽方向的均匀沉积而且有利于垂直于沟 沟槽间距为295.4 μm、摩擦角度为88.7°时，摩擦系数
槽方向上转移膜的延伸和均匀分布. 图9(e)和图9(b)滑 存在最小值0.147；沟槽宽度为331.1 μm、沟槽间距为
动方向一样，但对偶表面状态差别很大，图9(e)中沟槽 307.6 μm、摩擦角度为87.6°时，体积磨损率存在最大
3
−5
底部形成了均匀、连续且表面光滑的转移膜，完全覆 值8.11×10 mm /(Nm).
盖了沟槽底部. 槽间表面上的微观凹坑全部被磨屑填 c. 表面织构增大了复合材料的初始摩擦系数和
充，在沟槽边缘形成了间断的带状转移膜，表面比图9(b) 体积磨损率，但有利于储存磨屑，在接触应力作用下
更光滑. 究其原因可能有两个方面，首先由于沟槽较 磨屑中的nano-SiO 粒子与沟槽底部及侧面粗糙峰形
2
宽(300 μm)，试样受压变形后更容易挤压沟槽底部，从 成了牢固的机械互锁力，提高了磨屑的附着力，促进
而促进了槽底部均匀、连续转移膜的形成；其次由于 了转移膜的形成.
沟槽较宽(300 μm)、槽间距小，接触面积减小，使磨屑 d. 摩擦角度为45°时，摩擦力是垂直于沟槽和平
[28]
更易进入沟槽，从而减小了磨粒磨损和黏着磨损 . 行于沟槽方向摩擦力的组合，有利于磨屑沿着沟槽方
图9(f)所示对偶表面磨损形貌与图9(c)相似，槽内形成 向的均匀沉积和垂直于沟槽方向上转移膜的延展.
了稳定的堆积层，槽间表面生成了一层很薄且均匀、 参 考 文 献
连续的转移膜，完全覆盖了对偶表面，使槽间表面看
[ 1 ] He Yehong, Yang Jian, Wang Hongling, et al. Study on the
起比原始表面平滑了很多. 究其原因与图9(c)所示一
mechanics and tribological behavior of POB filled PTFE
致，但是由于图9(f)中槽宽较大导致接触应力较大，使
composites[J]. Lubrication Engineering, 2009, 34(11): 83–86
槽内沉积的磨屑更密实，在法向摩擦力的作用下，促 (in Chinese) [贺晔红, 杨坚, 王鸿灵, 等. 聚苯酯填充聚四氟乙烯复
使磨屑向槽间延展，形成了比图9(c)所示更薄、更均匀 合材料的力学及摩擦学性能研究[J]. 润滑与密封, 2009, 34(11):
