Page 131 - 《摩擦学学报》2021年第4期

574 摩 擦 学 学 报 第 41 卷

开报道. 传统的销盘式摩擦磨损试验机被广泛用于材 统销盘式摩擦磨损试验机进行改良，开发了系列符合
料的摩擦磨损研究，其优点在于实验条件可调控，可 氢气介质安全标准的高压氢环境的摩擦设备，设计了
以通过调节载荷、滑移速度、摩擦副材料、温度和气氛 一种如图2所示的可以模拟高压氢气氛围原位往复摩
[12]
等条件来模拟不同的摩擦实况. 国外Durant等 对传 擦计.

(a) (b) Weight (c)
Loading High pressure H 2
arrangement LVDT
(Normal force) Depth
sensor
Ball specimen
Flat Friction force Motor
specimen transducer
Load Tribometer
Oscillating cell
drive
Sample
ptatform
Stroke length HP H 2 Autoclave
(2 strokes=1 clcle)
Fig. 2 (a) A schematic illustration of tribometer；(b) A photograph of the tribometer；(c) A photograph of the tribometer
[12]
sitting on the top of the mouth of the high pressure vessel
图 2 (a)原位摩擦计示意图；(b)原位摩擦计照片图；(c)高压容器口的摩擦计图片 [12]

摩擦计被放在1个密闭的高压氢气氛围中，样品 摩擦计可以用来对氢传输设备中的聚合材料进行测
[13]
[12]
在电机驱动的轨道上以与载荷法向垂直的方向线性 试 . 图3 为测试过程中钢球和聚合物样品接触的详
往复移动. 测试过程中，钢球销底部对样品施加1个静 细示意图，竖直安装的砝码为钢球提供载荷，以便于
载荷，保证往复运动过程中摩擦副紧密接触. 该原位 钢球与样品紧密接触.

(a) (b) (c)
Load Wear track
F n
Ball
Sample
F f F f
Sample
Sample Holder

Fig. 3 Contact with specimen in hydrogen environment. (a)A photograph of the ball pin is shown pressing into a typical polymer
[12]
sample, (b)A typical polymer sample is shown. (c) A view of the sample clamp is shown
图 3 氢气环境下材料接触与试样(a)球销与聚合物样品接触示意图；(b)典型的聚合物样品；(c)样品夹具示意图 [12]

为了更好地解释涉氢环境下材料磨损失效机理， 的摩擦膜的物相组成；原子力显微镜(AFM)、扫描电

观测摩擦表面膜的性能、修复及再生速率，阐明动力 子显微镜(SEM)被用于观察摩擦磨损试验后磨损表面
部件运动表面氢致损伤和磨损的交互作用(协同效 的显微组织结构；能谱仪(EDS)被用来表征磨损表面
应)，需要利用相应的辅助检测设备对材料进行进一 或磨损轨迹的元素分布.

步评测. 例如，为了检测氢元素在材料中的分布， 1.2 氢气环境下典型材料的摩擦学行为
Otsu等 [16] 和Tanimoto等 [17] 分别利用二次离子质谱仪 对于机械装置中的动力部件而言，擦伤是摩擦过
(SIMS)和热脱附谱(TDS)对固体材料中的渗透氢的数 程中最为普遍的失效形式之一. 在往复摩擦过程中，
量进行测量分析. 除此之外，傅里叶红外光谱(FT- 接触面会由于长时间接触产生塑性变形，疲劳凹凸表
IR)和X射线衍射仪(XRD)被用来检测摩擦过程中产生 面脱落形成小颗粒，小颗粒进而聚集成大颗粒从而刺