Page 101 - 摩擦学学报2025年第4期

第 4 期 张亚江, 等: 油溶性纳米LaF 3 的抗微点蚀性能研究 589

120 擦表面并不是通过形成摩擦膜或者修补凹坑发挥抗

Gear oil
100 0.4% LaF 3 +Gear oil 微点蚀作用的. 而更可能是由于在摩擦过程中接触压
Surface roughness/μm 60 释放出来沉积在接触表面，随着剪切力的作用，大粒
力的作用下，LaF 纳米微粒从修饰剂形成的有机层中
80
3
径的纳米LaF 对摩擦表面进行动态抛光，消除了摩擦
3
40
表面的粗糙峰，使表面光滑，减弱应力集中，减小摩擦
20
过程中的剪切力，从而抑制了摩擦表面微点蚀的萌生.

0
50 150 250 350 450 550
Load/N 3 结论
Fig. 9 Evolution of surface roughness of steel disc wear 研究了在边界润滑条件下纳米LaF 改善渗碳钢
3
marks in experiments
表面微点蚀性行为的潜力，并结合磨痕三维形貌及
图 9 钢盘磨痕表面粗糙度在试验中的演变
SEM-EDS分析测试结果揭示了纳米LaF 的抗微点蚀
3
损表面特征元素质量分数列于表3中. 从图11和图12 机理. 主要结论如下：
可以看到齿轮油润滑的钢盘磨损表面萌生了塑性变 a. 与齿轮油和仅含修饰剂D2EHPA的齿轮油相
形和材料损失形成的微点蚀凹坑，凹坑多成“V”字形 比，纳米LaF 在抗微点蚀行为和抗磨性能方面均有明
3
分布，并且随着载荷的增大和试验时间的延长，钢盘 显的改善. 齿轮油润滑的钢盘磨损表面萌生了塑性变
表面的微点蚀损伤愈发严重，微点蚀的数量和面积不 形和材料损失形成的微点蚀凹坑，并且随着载荷的增
断扩大. 与单独使用齿轮油润滑的钢盘磨损表面相 大和试验时间的延长，钢盘表面的微点蚀损伤愈发严
比，添加了纳米LaF 的齿轮油润滑的钢盘磨损表面平 重. 与单独使用齿轮油润滑的钢盘磨损表面相比，添
3
整光滑，即使到最终试验结束也并没有发现任何微点 加了纳米LaF 的齿轮油润滑的钢盘磨损表面平整光
3
蚀凹坑的存在. 然而EDS结果表明在所有的钢盘磨损 滑，即使到最终试验结束也并没有发现任何微点蚀凹
表面均只检测到了O和P元素，并未检测到La和F元素 坑的存在. 三维轮廓仪证实了纳米LaF 加入使磨损表
3
的富集，说明没有形成镧基摩擦膜，这表明LaF 在摩 面出现微点蚀的时间从120 min延长到了180 min以
3
2.0 12 1.2

(a) 1.678 (b) (c)
1.579 10 0.913 0.964
1.5 0.9
8 7.848 7.848
P B /kN 1.0 P D /kN 6 ZMZ/kN 0.6
4
0.5 0.6
2
0.0 0 0.0
Gear oil 0.4% LaF 3 +Gear oil Gear oil 0.4% LaF 3 +Gear oil Gear oil 0.4% LaF 3 +Gear oil
Sample Sample Sample

Fig. 10 Gear oils and LaF 3 -containing gear oils with (a) maximum seizure-free load (P B );
(b) sintering load (P D ); (c) combined wear value (ZMZ)
图 10 齿轮油和含LaF 3 齿轮油的(a)最大无卡咬负荷(P B )；(b)烧结负荷(P D )；(c)综合磨损值(ZMZ)

表 3 齿轮油和含LaF 3 齿轮油润滑下的钢盘磨损表面特征元素含量表
Table 3 Table of characteristic element content on the wear surface of steel discs lubricating with gear oil and LaF 3 gear oil
Mass fraction /%
Sample
Fe C O P La F
Gear oil -350 N 93.98 4.47 1.10 0.25 0.17 0.00
0.4% LaF 3 +gear oil -350 N 92.79 5.39 1.35 0.31 0.15 0.00
Gear oil -450 N 93.03 4.47 1.79 0.52 0.16 0.00
0.4% LaF 3 +gear oil -450 N 92.65 5.24 1.54 0.37 0.18 0.00
Gear oil -550 N 90.58 5.13 2.73 1.17 0.17 0.00
0.4% LaF 3 +gear oil -550 N 89.55 6.63 2.42 0.99 0.21 0.00