Page 98 - 摩擦学学报2025年第10期

第 10 期 李奕宁, 等: 3J1与G95Cr18配副在15#航空液压油润滑下的摩擦学行为 1495

表 2 不同速度下3J1球与G95Cr18盘配副的摩擦磨损试验结果
Table 2 Friction and wear results of 3J1 ball paired G95Cr18 disc with different velocity
3J1 ball G95Cr18 disc
Velocity/
Friction of coefficient Wear scar diameter/ Wear rate/ Wear scar width/ Wear rate/
(mm/s)
3
3
mm [mm /(N·m)] mm [mm /(N·m)]
−7 −7
10 0.103 292 5.0×10 – 1.4×10
−6 −7
20 0.117 483 2.6×10 157 8.6×10
−7 −7
30 0.122 405 6.4×10 231 8.9×10
−7 −6
40 0.104 353 3.2×10 243 1.3×10
−7 −7
50 0.098 420 5.8×10 235 5.4×10
−7 −7
75 0.095 492 7.1×10 235 4.1×10
−7 −7
100 0.101 486 5.4×10 255 4.8×10
1E-5 1E-5

(a) (b)
2.6E-06 7.1E-07 1E-6 8.6E-07 8.9E-07 1.3E-06
Wear rate/[mm 3 /(N·m)] 1E-7 5.0E-07 6.4E-07 5.8E-07 5.4E-07 Wear rate/[mm 3 /(N·m)] 1E-7 1.4E-07 5.4E-07 4.8E-07
1E-6
4.1E-07
3.2E-07

1E-8 1E-8
10 20 30 40 50 75 100 10 20 30 40 50 75 100
Velocity/(mm/s) Velocity/(mm/s)
Fig. 5 Wear rate of 3J1 ball paired G95Cr18 disc with different velocity: (a) 3J1 ball; (b) G95Cr18 disc
图 5 不同速度下3J1球与G95Cr18盘配副的磨损率：(a) 3J球；(b) G95Cr18盘
−7
斑直径较小，且磨损率最小，达到3.2×10 mm /(N·m)， 及元素Ni占据主要含量，质量分数分别超过40%及30%
3
此时磨损区域也会出现几条较深的犁沟. 随着速度增 以上. 随着速度的变化，各种元素的含量差异较小，而
加至75 mm/s，此时的犁沟深度差异较小，其磨损率高 磨损区域的氧含量较高，可能与磨损区域形成含氧的
−7 3
达7.1×10 mm /(N·m). 而对于G95Cr18盘来说，40 mm/s 金属氧化物有关. 而生成的金属氧化物容易在磨损区
时的磨痕深度虽然较浅但磨痕数量较多，此时的磨损 域形成1层氧化物.
率高达1.3×10 mm /(N·m)，而75 mm/s时的磨痕深度 与3J1球的磨损区域微观形貌类似，对G95Cr18盘
−6
3
3
−7
反而较深，此时的磨损率仅为4.1×10 mm /(N·m)，为 的磨损区域进行微观形貌观察及元素分析，结果如图7
40 mm/s时的31.5%. 为进一步研究3J1球与G95Cr18盘 所示. 当速度增加至20 mm/s时，在磨损区域开始出现
配副在15#航空液压油润滑下不同速度时的摩擦学行 磨痕，且速度越快，磨痕越明显，同时伴随有磨粒出现
为，对其微观形貌进行观察. 在磨损区域，是典型的磨粒磨损特征. 当速度增加至
首先测试3J1球在不同速度下的微观形貌及元素 40 mm/s时，在磨损区域开始出现明显的黏着磨损现
含量，结果如图6所示. 图中红色虚线框为犁沟的微观 象. 因此，对于G95Cr18盘来说，磨粒磨损和黏着磨损
形貌，黄色圆圈为磨粒磨损区域，蓝色方框为黏着磨 是摩擦磨损的主要机理. 其主要由元素C、Si、Cr、Mn及
损区域，后续的微观区域的形貌特征均用此方法进行 Fe组成，其中元素Cr及元素Fe占据主要含量，质量分
标记. 从图6中可以看出，随着速度的增加，犁沟出现 数分别超过15%及50%以上. 随着速度的变化，各个元
在3J1球的磨损区域. 当速度增加至30 mm/s时，磨损 素的含量出现明显的差异，可能与75 mm/s时磨损区
区域甚至开始出现磨粒，呈现出典型的磨粒磨损特征. 域更易形成含氧的金属氧化物有关，这层氧化物更利
当速度进一步增加，在40 mm/s以上时，磨损区域开始 于摩擦磨损性能的提升.
出现黏着磨损. 因此，随着速度的变化，摩擦磨损的主 2.2 载荷对摩擦性能的影响
要机理以磨粒磨损和黏着磨损为主. 3J1球主要由元素 为研究3J1与G95Cr18配副在15#航空液压油润滑
C、O、Al、Si、P、Ti、Cr、Mn、Fe及Ni组成，其中元素Fe 下的摩擦学行为，对其进行变载试验. 摩擦试验条件