Page 91 - 摩擦学学报2025年第4期

第 4 期 张晓寒, 等: 赛龙材料微量第二润滑介质增强水润滑摩擦学特性研究 579

磨痕宽度随着载荷的增大而增加. 这是因为随着载荷 对赛龙试块和丁腈橡胶试块进行增强水润滑摩擦磨
的增加，赛龙试块的弹性变形变大，导致试块与钢环 损试验后，利用共聚焦显微镜对试块表面进行扫描，
的接触面积增加，进而使磨痕宽度增加. 并分析2种材料在相同工况下的摩擦学性能. 图12所
图11所示为其他工况保持不变，仅改变载荷的情 示为在相同工况下(P = 350 N，ω = 300 r/min)，赛龙
况下赛龙试块的磨痕宽度对比. 经共聚焦显微镜测量 试块和丁腈橡胶试块磨痕宽度对比图，试验时间为
可得(为了加强对比结果，我们选取了2种转速下的测 16 min. 由图12可知，丁腈橡胶试块磨痕宽度约为2 mm；
量结果进行展示)，当转速为200 r/min时，试块的磨痕 赛龙试块磨痕宽度约为3 mm. 因此，在注油后，赛龙
宽度约为3 752.727 μm；而转速增加到600 r/min时，磨 试块的磨痕宽度明显大于丁腈橡胶试块的磨痕宽度.
痕宽度增加至约4 118.564 μm. 结果表明，转速的增加 尽管丁腈橡胶和赛龙均为弹性材料，但通过测量两
会导致赛龙试块表面磨痕宽度增加. 这可能是由于转 者的弹性模量可知，赛龙材料的弹性模量为498.13 MPa，
速越高，水流的冲击力越强，导致接触区所形成的油 泊松比为0.45；丁腈橡胶材料的弹性模量为626.11 MPa，
膜厚度降低，流体黏滞阻力增大，破坏了所形成的油 泊松比为0.49. 另外，使用邵氏硬度计测量两者的硬度
膜，加剧了试块表面的磨损状况. 同时根据1.3.2节中 后发现，赛龙材料的邵氏硬度约为D67，而丁腈橡胶
的试验结果，在相同转速下，随着载荷的增加，无论是 材料的邵氏硬度约为D83. 可以看出，赛龙材料的弹性
在纯水润滑状态还是油水混合润滑状态下，摩擦对偶 模量和硬度都相对较低，当施加相同载荷时，赛龙材
间的摩擦系数都会降低，但仍处于混合润滑状态，即 料与钢环之间的接触面积更大，因此导致磨痕面积增
存在一定的固体接触. 因此，当运行时间相同时，转速 大，从而引起更严重的磨损.
越高，赛龙试块与钢环之间的固体接触面积越大，磨 为进一步研究2种材料的摩擦学性能，利用共聚
痕宽度越宽. 综上所述，载荷和转速都是影响赛龙材 焦显微镜对2种试块进行了放大扫描，最终生成景深

料表面磨损的重要因素. 三维图像，如图13所示. 通过观察图像，可以发现2种

3.2 不同材料的表面磨痕分析 材料表面的磨痕都呈现出高低起伏的现象，并且均表
在相同工况下，通过使用MRH-3高速环块试验机 现出入口区磨损浅和出口区磨损较深的特性. 这可能

4 Height/μm 4 Height/μm 4 Height/μm

250 250 600
200
200
400
Length/mm 2 150 Length/mm 2 150 Length/mm 2 300
100
100
200
50 50 100
0 0 0 0 0
0 2 4 0 2 4 0 2 4
Width/mm Width/mm Width/mm
(a) P = 150 N (b) P = 350 N (c) P = 550 N
Fig. 10 Comparison of wear tracks under different loads (ω = 200 r/min)
图 10 不同载荷的磨痕宽度比较(ω = 200 r/min)

4 Height/μm 4 Height/μm

300
200 250
Length/mm 2 150 Length/mm 2 200
100
150
50 100

0 0
2 4 2 4
Width/mm Width/mm
(a) ω=200 r/min (b) ω=600 r/min
Fig. 11 Comparison of wear tracks under different ring rotational speeds (P = 150 N)
图 11 不同转速的磨痕宽度比较(P = 150 N)