Page 101 - 摩擦学学报2025年第10期

1498 摩擦学学报（中英文） 第 45 卷

参考试验测试部分，结果如图8(a~b)所示. 当载荷控制 至235 μm (5 N)，随后降低至199 μm (10 N)，其磨痕宽
为1、2、3、4、5、10 N时，此时的摩擦系数分别为0.092、 度也出现先增加后减少再增加的趋势.
0.127、0.133、0.113、0.095和0.102. 摩擦系数随着载荷 为表征磨斑区域的磨损情况，对不同载荷时的磨

的增加呈现出先增加后减小再增加的趋势. 与变速结 损区域进行三维形貌观察，结果如图9所示，具体数值
果一致，摩擦曲线上也出现磨合期及稳定期. 为进一 列于表3中，并通过三维白光数据和磨损率计算公式，可
步理解摩擦过程，探究其载荷与摩擦系数之间的关 计算出此时3J1球与G95Cr18盘的磨损率，结果如图10
系，先在5 N、75 mm/s及室温的条件下进行30 min长磨 所示. 对于3J1球来说，随着载荷的增加，磨损率逐渐
试验，随后测试该体系在不同载荷时的摩擦系数，结 减小，当载荷为10 N时，此时的磨损率最小，仅为9.8×
−8
3
果如图8(c)所示. 从结果可知，随着载荷的增加，此时 10 mm /(N·m)，其磨损率是1 N时的9.8%. 而对于G95Cr18
该体系仍处于混合润滑状态. 盘来说，当载荷为5 N时，此时的磨损率最小，仅为4.1×
−7
3
3J1与G95Cr18配副在15#航空液压油润滑下以不 10 mm /(N·m)，为载荷1 N时磨损率的53.2%. 为进一
同的载荷进行测试后，对其磨损区域进行光镜观察， 步研究3J1球与G95Cr18盘配副在15#航空液压油润滑
结果如图9(a~b)所示，具体数值列于表3中. 从3J1的光 下不同载荷时的摩擦学行为，对其微观形貌进行观察.

镜的结果可知，随着载荷的增加，3J1的磨斑直径从 3J1球在不同载荷下的微观形貌及元素含量如图11
362 μm (1 N)增加至492 μm (5 N)，而当载荷增加至10 N 所示，从图11中可以看出，随着载荷的增加，磨损机制
时，此时的磨斑直径为372 μm. 此时的磨斑虽然较小， 从磨粒磨损逐渐转变为黏着磨损. 具体表现为当载荷
但其颜色更深，磨斑深度更大. 反观5 N时，其磨斑较 小于3 N时，磨损区域主要以磨粒磨损为主，其磨损区
为均匀，且此时的摩擦系数也相对较低. G95Cr18盘呈 域出现犁沟，结合三维白光照片进行分析，发现其犁
现出与3J1类似的结果，磨痕宽度从185 μm (1 N)增加 沟深度逐渐加深. 进一步增加载荷至4 N时，此时磨损

0.16

(a)
0.12
Friction coefficient 0.08

0.04
1 N
2 N 4 N
5 N
3 N 10 N
0.00
0 300 600 900 1 200 1 500 1 800
Time/s
0.16 0.15
(b) (c)
0.127 0.133 0.113 0.102 0.12
0.12
Friction coefficient 0.08 0.092 0.095 Friction coefficient 0.09

0.04
0.06
0.00
1 2 3 4 5 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Load/N Load/N
Fig. 8 Friction coefficient results of 3J1 paired G95Cr18 with the lubricant of 15# aviation oil at different load: (a) friction
coefficient curve; (b) average friction coefficient value; (c) the variation law of friction coefficient with load
图 8 3J1与G95Cr18配副在15#航空液压油润滑下不同载荷时的摩擦结果：(a) 摩擦系数曲线；
(b) 平均摩擦系数；(c) 摩擦系数随载荷变化规律