Page 47 - 《摩擦学学报》2021年第2期

192 摩 擦 学 学 报 第 41 卷

降低56%. 简言之，在较低温度下(200 ℃及以下)， 差异的主因，这将在后文中进行讨论.
NABO20复合材料的耐磨性略差，而在高温下(200 ℃ 图7给出了不同温度下NABO20复合材料磨损表
以上)，NABO20复合材料较NAB20复合材料具有明显 面的XRD谱图[见图7(a~b)]. 由图7(a~b)可以发现，在

优异的耐磨损性能. 400 ℃之前，NABO20磨损表面的组成与复合材料本

2.4 复合材料的磨损表面表征 体组成基本一致(图2)；在600 ℃时，出现了3个新的衍
图6给出了不同测试温度下NABO20复合材料的 射峰：Nb O (JCPDS#19-0862)、Ag Nb O (JCPDS#21-
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磨痕表面[图6(a -a )]和相应的Al O 对偶球摩擦表面 1086)和AgNbO (JCPDS#52-0405)，这是因为高温摩擦
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形貌[图6(b -b )]的SEM照片. 从图6(a -6a )可以看出， 诱导作用下，由于摩擦热的作用，摩擦过程中的摩擦
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在25 ℃时，由于在滑动摩擦过程中Al O 对偶球的研 表面的实际温度高于设置的摩擦环境温度(>600 ℃)，
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磨作用，复合材料的磨损表面出现了浅的犁沟和严重 在此温度的摩擦过程中，首先Ag和NbC在大气环境下
的刮痕[见图6(a )]，且少量磨屑粘附在磨痕上，其主要 的摩擦过程中发生摩擦诱导化学反应生成Ag O和
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磨损机理是磨粒磨损；在200 ℃时，由于磨粒作用的加 Nb O ，然后两种氧化物根据不同的摩尔比例会生成两
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强，NABO20复合材料的磨痕内出现了很多较宽的犁 种铌酸银Ag Nb O 11 [26] 和AgNbO ；800 ℃时Ag Nb O 11
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沟和堆积的大的磨屑碎片[见图6(a )]，使得磨损率升 的衍射峰变弱，而AgNbO 和Nb O 的衍射峰变强，且
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高；当测试温度升高到400 ℃时，一部分磨屑被压实形 出现1个新的衍射峰，可归于AgNb O 相，这是由于
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成1层平整光滑的表面，另一部分磨屑逐渐被磨细，待 800 ℃时，同样由于摩擦热的作用，摩擦过程中的摩擦
被进一步压实[见图6(a )]，但其磨痕的宽度变窄，对应 表面的实际温度高于800 ℃，除了发生上述反应外，
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较低的磨损率，这可能归因于随着温度升高复合材料 Ag Nb O 会在温度高于800 ℃发生分解反应生成
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的承载能力增加；随着温度升高到600 ℃，在磨痕内的 AgNb O 相 ，NABO20磨损表面上Ag Nb O 、AgNbO 、
[35]
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少量磨屑进一步被挤压，在滑动过程中开始出现断断 AgNb O 和Nb O 衍射峰的共同存在，表明高温下
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续续的小面积润滑膜，且在磨损表面存在一些剥落坑 NABO20的磨损表面的高温摩擦化学反应进程中
[见图6(a )]；在800 ℃时，在NABO20的磨痕上出现了 Ag Nb O 的生成速率大于其分解速率，而Nb O 的生
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1层完整光滑的润滑膜[见图6(a )]及隐约可见的极少 成速度大于其反应速率.
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量的磨屑，且形成的润滑膜可以进一步抑制NABO20 图8所示为600 ℃[见图8(a)]和800 ℃[见图8(b)]摩
复合材料的断裂，进而可以减缓磨损的进程 [34] . 从 擦 试 验 后 NABO20磨 屑 的 HRTEM照 片 和 SAED[见
图6(b ~b )可以看出，与NABO20配副的Al O 对偶球 图8(b-3)]衍射花样图. 600 ℃时，高分辨透射电镜照片
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的磨损表面被转移材料所覆盖，且以200 ℃为拐点，磨 中的点阵条纹间距为2.38和2.78 Å，分别对应Ag的
斑面积先增大后减小，200 ℃时达到最大值，这与 (111)晶面和AgNbO 的(220)晶面，这与SAED[见图8
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NABO20复合材料的磨损率的变化情况是一致的(图5)， (a-3)]的衍射花样结果是一致的，并与XRD谱图的结
说明Al O 对偶球的磨斑面积与复合材料的磨损率直 果吻合(图7). 然而，当试验温度增至800 ℃时，可以发
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接关联. 但600 ℃时磨斑面积有轻微的增加，虽然磨痕 现，磨屑的晶格条纹明显发生变化，结合XRD谱图
表面有润滑膜的形成，但润滑膜形成不完整，且有大 (图7)，其值2.46和2.11 Å分别对应的是Ag(PDF#04-
量磨屑覆盖其上，而在对偶球的摩擦表面同样覆盖了 0783)的(111)晶面和Ni Al(PDF#09-0097)的(111)晶面.
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大量的磨屑，主要的磨损机理为磨粒磨损，这可能归 此外，图8(b-3)中的SAED衍射花样也进一步证实了上
因于润滑相的初步形成，还未来得及体现润滑作用. 述结果. 这些差异可能是由于在相同的摩擦时间内(1 h)，
当温度升高至800 ℃，Al O 对偶球的摩擦表面形成的 600 ℃的润滑膜还不完整，磨屑经进一步压实将形成
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转移膜[见图6(b )]和存在于复合材料的磨痕表面润滑 润滑膜，所以主要成分是AgNbO 和Ag，而800 ℃时完
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膜将材料和摩擦副隔离开，从而降低复合材料的摩擦 整光滑的润滑膜已经形成，残留的磨屑是非润滑膜组
系数(图4)和磨损率(图5). 此外，由于陶瓷球的高硬 元的基体Ni Al及未形成润滑膜的Ag单质.
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度，复合材料对摩擦对偶盘并没有造成明显的磨损损 图9给出了25、600和800 ℃时NABO20复合材料
耗. 摩擦副的摩擦表面情况与复合材料的磨痕形貌完 (a)和相应的Al O 对偶球(b)的拉曼光谱图. 根据图9(a)，
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全对应. 总之，不同温度下磨损表面的化学成分和相 可以看出，25 ℃时拉曼谱图中没有明显的峰值出现，
互机械作用是造成复合材料摩擦系数和磨损率变化 这可以归因于NiAl、Ni Al和Ag仍然是金属态. 当温度
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