Page 9 - 《摩擦学学报》2020年第6期

692 摩 擦 学 学 报 第 40 卷

(a) (b) (c)
40
0
300 μm −40
Y/μm −80
A −120
−160
A
−200
0 2 4 6 8 10
Adhesive X/mm
30 μm 10 μm
(d) Crack (e) (f)
40
0
300 μm −40
B Peeling
Y/μm −80
−120
−160
−200
0 2 4 6 8 10
A 30 μm 10 μm X/mm

Fig. 5 The enlarged wear surface，debris appearances and section profiles at 25 ℃：(a~c) Ni 3 Al/316L；(d~f) Ni 3 Al/Al 2 O 3
图 5 25 ℃时磨损表面局部放大、磨屑形貌和磨痕截面轮廓：(a~c) Ni 3 Al/316L；(d~f) Ni 3 Al/Al 2 O 3

表 3 25 ℃时不同摩擦副中磨屑的主要成分
Table 3 EDS analysis results of the debris of different tribo-pairs at 25 ℃ (weight fraction)

Friction pairs w(Ni)/% w(Fe)/% w(Al)/% w(Cr)/% w(Ba)/% w(O)/% w(Ag)/% w(Ca)/%
Ni 3 Al/316L 80.2 5.8 5.6 2.7 1.8 1.7 0.4 0.2
64.6 − 10.4 5.3 6.8 5.6 2.1 0.9
Ni 3 Al/Al 2 O 3
2 000
3/2
316L 合能为855.3和861.5 eV的Ni 2p 峰和873.2和880.6 eV
1 800
Al 2 O 3 的Ni 2p 峰分别为NiO和NiCr O [见图9 (a和f)]；结合
4
1/2
2
1 600 能为576.6 eV的Cr 2p 峰和586.4 eV的Cr 2p 峰分别
Hardness/HV 1 400 为NiCr O 、Cr O [见图9(b和g)]；结合能为779.9 eV的
1/2
3/2
3
2
4
2
Ba 2d 峰为BaMoO [见图9 (c和h)]；结合能为367.7 eV
300
5/2
4
的Ag 3d 峰和374.0 eV的Ag 3d 峰分别为AgO和Ag
200 5/2 3/2
[见图9 (d和i)]；因800 ℃时316L硬度较低，大量Fe元素
100 转移至磨损表面并氧化形成结合能为723.7和710.7 eV
0 200 400 600 800
Temperature/℃ 的Fe O [见图9(e)]；上述结果与Raman谱图结果对应
3 4
Fig. 6 The hardness of 316L andAl 2 O 3 at 一致. 因此，600 ℃时较少的BaF /CaF 共晶和氧化物
2
2
elevated temperature
润滑能力有限，导致涂层发生严重的剥层磨损和黏着
图 6 316L和Al 2 O 3 的硬度随温度变化曲线
磨损，从而具有较高的摩擦系数和磨损率[见图3 (d)、
[24]
生脆-塑性转变起到润滑作用 ；由Raman光谱分析可 图4 (d)和图1~2]. 800 ℃时BaF /CaF 共晶脆-塑性转变
2
2
知600 ℃时磨损表面具有润滑作用的氧化物主要为 更加彻底，并且在高温促氧化作用和不断碾压下磨损
NiO、NiCr O 和Cr O 等，800 ℃时主要为NiO、NiCr O 表面形成光滑、连续的氧化物釉质层[见图3(e)和图4(e)]，
2 4 2 3 2 4
和BaMoO 等，且随温度升高氧化物含量大幅增加(见 有效阻隔涂层和摩擦偶件的直接接触，使涂层具有良
4
图8). 为进一步验证磨损表面成分，对800 ℃时两种摩 好的减摩、耐磨性能(见图1~2).
擦副中磨损表面进行XPS分析(见图9). 结果表明，结 800 ℃时，Ni Al/316L摩擦副具有高摩擦系数低
3