Page 107 - 摩擦学学报2025年第10期

1504 摩擦学学报（中英文） 第 45 卷

1E-5 1E-5

(a) (b)
2.2E-06
8.4E-07
7.8E-07
Wear rate/[mm 3 /(N·m)] 1E-7 3.1E-07 4.3E-08 1.9E-07 Wear rate/[mm 3 /(N·m)] 1E-7 3.8E-07
8.2E-07
6.2E-07
5.9E-07
1E-6
1E-6
5.2E-07
4.2E-07
4.5E-07
3.9E-07
1E-8
1E-8
1E-9 1E-9
35 55 75 95 115 135 155 35 55 75 95 115 135 155
Temperature/℃ Temperature/℃
Fig. 15 Wear rate of 3J1 ball paired G95Cr18 disc with different temperature: (a) 3J1 ball; (b) G95Cr18 disc
图 15 不同温度下3J1球与G95Cr18盘配副的磨损率：(a) 3J球；(b) G95Cr18盘
理. 进一步升高温度至55 ℃时，此时出现黏着磨损的 素表征. 对比前面的摩擦性能结果，发现在室温下，速
特征形貌. 进一步增加温度时，黏着磨损的特征更为 度为75 mm/s，载荷为5 N时的综合摩擦性能最佳，因
明显. 因此，随着温度的增加，摩擦磨损的机理从以磨 此选择此时的磨损区域，进行元素分析，结果如图18
粒磨损为主转变为以黏着磨损为主. 3J1球主要由元 所示. 首先对3J1球的磨损区域进行元素分析，在其全
素C、O、Al、Si、P、Ti、Cr、Mn、Fe及Ni组成，其中元素 谱上发现较为明显的C 1s、O 1s、Fe 2p以及Si 2p的特
Fe及元素Ni占据主要含量，质量分数分别超过35%及 征峰，表明在磨损区域有此类元素的存在. O 1s的存
25%以上. 随着温度的变化，各个元素的含量差异较 在表明，在此磨损区域会形成金属氧化物，为明确此
小，而磨损区域的氧含量较高. 类金属氧化物的种类，进行高分辨谱分析. 由于XPS
对于不同温度下G95Cr18盘磨损区域的微观形貌 分析时仪器会存在误差，因此需要用C 1s在284.8 eV
进行观察，其结果如图17所示. 随着温度的增加，并结 (C-C/C-H)对其进行元素进行校准 [24-26] . 从3J1球磨损
合三维形貌图分析发现，磨痕深度逐渐增加. 当温度 区域的结果来看，其C 1s仅有284.8 eV处存在特征峰.
升高至35 ℃时，此时磨损区域的磨损机制主要以磨粒 而对于Fe元素来说，其特征峰有4个，分别为FeO的
磨损为主. 当温度升高至95 ℃时，此时G95Cr18盘的 2p (711.37 eV)和2p (724.47 eV)以及Fe O 的2p 2/3
3
2
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界面反而变得较为平整，此时的磨损机制仍以磨粒磨 (714.44 eV)和2p (727.54 eV). 对于Si元素来说，其特征
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损为主. 进一步升温至115 ℃，此时磨损区域的磨损机 峰有2个，为SiO 在2p (102.26 eV)和2p (102.89 eV)
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制逐渐转变为以黏着磨损为主. 而当温度升至155 ℃ 处的特征峰. 对于Cr元素来说，其特征峰有2个，为Cr O 3
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时，此时的磨损区域破坏较为严重，甚至出现大块的 在2p (577.36 eV)和2p (586.66 eV)处的特征峰. 对
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脱落现象. 于Mn元素来说，其特征峰有2个，分别为MnO在2p
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G95Cr18盘主要由元素C、Si、Cr、Mn及Fe组成， (640.22 eV)和2p (651.42 eV)处的特征峰. 对于P元
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其中元素Cr及元素Fe占据主要含量，质量分数分别超 素来说，其特征峰有2个，分别为金属磷酸盐在2p 2/3
过19%和60%以上. 当温度低于135 ℃时，此时的磨损 (133.46 eV)和2p (134.33 eV)处的特征峰. 对于Ti元
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区域的元素质量分数变化较小，而当温度升高至155 ℃ 素来说，其特征峰有2个，分别为TiO 在2p (458.84 eV)
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时，此时磨损区域碳元素的质量分数增加至21.3%，远 和2p (464.54 eV)处的特征峰. 因此对于3J1球来说，
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高于其他温度时磨损区域的碳含量. 结合摩擦系数的 在磨损区域形成含Fe、Si、Cr、Mn、P及Ti的氧化物，是
曲线来看，表明在此温度下，确实生成了1层含碳的物 其具有优异摩擦性能的关键影响因素.
质，此类物质一方面有利于摩擦. 再结合磨损区域的 而对于G95Cr18盘来说，也与3J1的方法类似，从
微观形貌，表明在此条件下，15#航空液压油确实已经 其全谱上可知C 1s、O 1s、Fe 2p以及Si 2p的特征峰，
无法使用. 表明在磨损区域有此类元素的存在. 随后对设备进行
2.4 摩擦机理分析 校准，其最高峰的位置为284.8 eV，为C 1s的特征峰.
为探究3J1与G95Cr18盘在15#航空液压油润滑下 而对于Fe元素来说，其特征峰有4个，分别为FeO的
的摩擦机理，选择性能优异的摩擦副磨损区域进行元 2p (709.92 eV)和2p (723.02 eV)以及Fe O 的2p 2/3
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