Page 105 - 摩擦学学报2025年第10期

1502 摩擦学学报（中英文） 第 45 卷

始出现黏着磨损的特征，表现为磨粒磨损与黏着磨损 值列于表4中. 从光镜的结果可知，随着温度的增加，
相结合的磨损机制. 然而，当载荷增加至5 N时，此时 3J1球在95 ℃的磨斑直径仅为363 μm，与35 ℃时的
G95Cr18盘的表面变得更为平整，犁沟更浅. 继续增加 356 μm相当，反而低于75 ℃与115 ℃的数值. 继续升
载荷至10 N时，此时的磨痕变深，继续出现磨粒磨损 高温度时，此时的磨斑直径开始增加，当温度升高
和黏着磨损共存的磨损机制. 因此，进一步表明5 N时 至155 ℃时，此时的磨斑直径达到最大，高至504 μm.

磨损区域的表面形成1层利于摩擦的反应膜，有待后 G95Cr18盘呈现出与3J1类似的结果，当温度为95 ℃
续进一步研究. G95Cr18盘主要由元素C、Si、Cr、Mn 时，此时的磨痕间距最小，宽度仅为103 μm. 同时，当
及Fe组成，其中元素Cr及元素Fe占据主要成分，质量 温度升高至155 ℃时，此时的磨痕宽度达到最大，高
分数分别超过19%及70%. 随着载荷的变化，各个元素 达671 μm，是95 ℃时磨痕宽度的6.5倍.
的质量分数并未出现明显的差异. 为表征磨斑区域的磨损情况，对不同载荷时的磨
2.3 温度对摩擦性能的影响 损区域进行三维形貌观察，结果如图14所示，具体数
为研究3J1与G95Cr18配副在15#航空液压油润滑 值列于表4中，并通过三维白光数据和磨损率计算公
下的摩擦学行为，对其进行变温试验. 摩擦试验条件 式，可计算出此时3J1球与G95Cr18盘的磨损率，结果
参考试验测试部分，结果如图13(a~b)所示. 当温度控 如图15所示. 对于3J1球来说，随着温度的增加，磨损
制为35、55、75、95、115、135、155 ℃时，此时的摩擦 率呈现先减小后增加的趋势. 当温度为75 ℃时，此时
3
−8
系数分别为0.130、0.120、0.130、0.131、0.128、0.122及 的磨损率最小，仅为4.3×10 mm /(N·m)，其磨损率是
0.107. 摩擦系数随着温度的增加呈现出先减小后增加 35 ℃时的13.9%. 同时，当温度升高至95 ℃时，此时的
3
−7
再减小的趋势. 与变速和变载结果一致，摩擦曲线上 磨损率增加至1.9×10 mm /(N·m)，其磨损率是35℃时
也出现磨合期及稳定期. 但当温度升高至155 ℃时，此 的61.3%. 而当温度升高至155 ℃时，此时的磨损率最
−7
3
时的摩擦系数曲线在1 200 s后反而出现急剧下降的 为严重，高达8.2×10 mm /(N·m). G95Cr18盘的磨损
现象，随着时间的增加，摩擦系数逐渐增加. 推测认为 率结果与3J1球的不同，随着温度升高至95 ℃时，此时
在1 200 s时，15#航空液压油出现碳化的现象，其生成 的磨损率为3.9×10 mm /(N·m)，与35 ℃时的磨损率
3
−7
的碳有利于摩擦磨损行为，因此表现在图13中即为摩 接近. 而当温度升高至155 ℃时，此时的磨损率也最为
擦系数的迅速下降. 而随着碳的消耗，反而加剧了磨 严重，其数值为95 ℃时的5.6倍. 为进一步研究3J1球
损区域的摩擦，因此摩擦系数又开始上升. 如此反复， 与G95Cr18盘配副在15#航空液压油润滑下不同温度
进而出现图13中的现象. 为探究此时的摩擦磨损状 下的摩擦学行为，对其微观形貌进行观察.
态，进一步对其磨损区域形貌特征进行表征. 对不同温度下3J1球磨损区域的微观形貌进行观
为探究3J1与G95Cr18配副在15#航空液压油润滑 察，其结果如图16所示. 从图16中可以看出，随着温度
下不同温度时的摩擦磨损性能，对其磨损区域进行 的增加，磨损机制从磨粒磨损逐渐转换为黏着磨损.
光镜观察和三维形貌表征，结果如图14所示，具体数 当温度为35 ℃时，此时的磨损机制主要为磨粒磨损机

0.25 0.18

(a) 35 ℃ 115 ℃ (b)
55 ℃ 135 ℃ 0.15
0.20 75 ℃ 155 ℃ 0.12 0.130 0.120 0.130 0.131 0.128 0.122 0.107
Friction coefficient 0.15 Friction coefficient 0.09
95 ℃

0.10

0.05 0.06
0.03
0.00 0.00
0 300 600 900 1 200 1 500 1 800 35 55 75 95 115 135 155
Time/s Temperature/℃
Fig. 13 Friction coefficient results of 3J1 paired G95Cr18 with the lubricant of NO. 15 aviation oil at
different temperature: (a) friction coefficient curve; (b) average friction coefficient value
图 13 3J1与G95Cr18配副在15#航空液压油润滑下不同温度时的摩擦系数结果：(a) 摩擦系数曲线；(b) 平均摩擦系数