Page 99 - 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 587

z/μm z/μm
Gear oil 1.751 0.4% LaF 3 +Gear oil 0.706
250 N 250 N

1.919 3.838 5.757 7.676 −2.449 1.830 3.660 5.489 7.319 −1.715
x/mm z/μm x/mm z/μm
1.557 0.679
350 N 350 N

1.921 3.842 5.763 7.684 1.883 3.765 5.648 7.531
x/mm −1.167 x/mm
z/μm z/μm
450 N 2.172 450 N 3.883

1.934 3.868 5.803 7.737 1.860 3.720 5.581 7.441
x/mm −4.052 x/mm −1.551
z/μm z/μm
1.673 8.727
550 N 550 N

1.990 3.979 5.969 7.959 1.899 3.777 5.666 7.554
x/mm −5.335 x/mm −1.954
Fig. 5 Side view of the 3D topography of the wear surface of a steel disc
图 5 钢盘磨损表面的三维形貌侧视图

z/μm
0.4% D2EHPA+Gear oil 0.881 持着较高的粗糙度，但随着齿轮油润滑的钢盘面开始
出现微点蚀凹坑，其表面的粗糙度突然增大至0.08 μm
250 N
左右，并且随着愈发严重的微点蚀损伤继续增大. 与
齿轮油相比，加入(D2EHPA)修饰的LaF 纳米微粒后，
1.864 3.728 5.592 7.457 −1.803 3
x/mm z/μm 钢盘表面平整光滑，粗糙度大幅降低，磨损表面没有
350 N 2.489
观察到任何暗色微点蚀暗斑的存在，说明LaF 对摩擦
3
表面的微凸体具有消除的作用，打破了表面粗糙度使
1.883 3.765 5.648 7.531 其光滑，从而降低了横向剪切力，减小了局部应力集
x/mm −3.342
z/μm 中，从而抑制了磨损表面微点蚀损伤.
450 N 0.882
图10所示为使用四球摩擦试验测试的齿轮油和
含LaF 齿轮油的最大无卡咬负荷(P 值)、烧结负荷(P D
3
B
1.849 3.698 5.547 7.396
x/mm 值)及综合磨损指数(ZMZ值)，齿轮油的P 值为1 579 N，
B
−4.432
z/μm LaF 的加入使齿轮油的油膜承载能力提升了1个数量
3
550 N 0.798 级，达到了1 678 N，而对于极压性能没有提升，另外
根据2组数据计算出2种齿轮油的ZMZ值，含LaF 的齿
3
1.899 3.798 5.698 7.597 轮油具有更优异的挤压承载能力，在长时间的疲劳接
x/mm −3.157
触中可以避免粗糙峰的直接接触，减弱应力集中提供
Fig. 6 Side view of the 3D topography of the wear
更好的润滑保护.
surface of a steel disc
图 6 钢盘磨损表面的三维形貌侧视图 2.3 表面元素分析
为了阐明LaF 在齿轮油中的抗微点蚀机理，采用
3
度突增，在稳定磨损阶段随着接触压力不断增大导致 扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪分析钢盘磨损表面的
摩擦表面的剪切应力随之增大，不断破坏磨痕表面， 形貌及元素分布. 图11和图12所示为齿轮油和含LaF 3
裸露出新的摩擦表面，致使粗糙度逐渐增大. 在350 N 齿轮油润滑的钢盘磨损表面的SEM照片和相应的EDS
之前(齿轮油润滑的钢盘面开始出现微点蚀) LaF 保 元素分布图，齿轮油和含LaF 齿轮油润滑下的钢盘磨
3
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