Page 74 - 摩擦学学报2025年第9期

1328 摩擦学学报（中英文） 第 45 卷

较高的硬度增大了GCr15钢球表面磨斑尺寸. 形-交错织构. 在油润滑下，织构具有捕获润滑介质并
不同排布方式织构化CuAl10Fe5Ni5摩擦机理如 在摩擦挤压过程中补充润滑介质起到“二次润滑”作
图13所示，由于织构表面的微米级凹坑具有储存作 用. 此外，相对单一的织构形状排布，油润滑情况下椭
用，在摩擦磨损过程中储存润滑介质或容纳磨损过程 圆+三角形-交错织构能提高材料表面流体动压承载
中产生的磨屑等颗粒物使得织构表面提高了材料表 力，表现出最低的磨损率. 在不同排布方式下，采用交
面的润滑及耐磨损性能. 在干摩擦下，三角形织构具 错排布方式相对线性排布能够在垂直于摩擦方向上
有边长垂直于摩擦方向的形状特征，采用交错布置表 提高磨屑或润滑介质进入织构凹坑内的概率，减小材
现出相对最优的抗黏着能力，磨损率低于椭圆+三角 料表面的磨粒磨损并表现出相对更好的耐磨损性能.

(a) Dry friction Wear rate/mm /(N·m) 5 N (b) Oil lubrication
3
Substrate GCr15 Storage lubrication
Triangle-L Lubricant medium
Oval-L
Triangle-S Oval-S T+O-L T+O-S
Micro-texture Debris Triangle-S Sliding direction T+O-S Sliding direction
CuAl10Fe5Ni5 Micro-texture
10 −4
5 N Adhesive 10 −6 T+O-L Debris or
Debris GCr15 wear Substrate Triangle-S lubricant
Storage Oval-L
Debris debris Triangle-L
Sliding direction Oval-S T+O-S Debris
Resistant to adhesive wear Sliding direction
CuAl10Fe5Ni5
Dry friction 10 −7 Oil lubrication

Fig. 13 Friction mechanism diagram of textured CuAl10Fe5Ni5 samples of different arrangements:
(a) dry friction; (b) oil lubrication
图 13 不同排布方式织构化CuAl10Fe5Ni5试样摩擦机理示意图：(a) 干摩擦；(b) 油润滑

3 结论 作用，可以进一步提升CuAl10Fe5Ni5的摩擦磨损性能.

本文中以CuAl10Fe5Ni5铝青铜为研究对象，采用 参 考 文 献
不同织构设计，研究了织构形状和排布方式对干摩 [ 1 ] Walton D, Goodwin A J. The wear of unlubricated metallic spur
擦以及油润滑下摩擦磨损性能的影响规律. 主要结论 gears[J]. Wear, 1998, 222(2): 103–113. doi: 10.1016/S0043-1648

如下： (98)00291-9.
a. 在干摩擦条件下，采用交错布置的三角形、椭 [ 2 ] Xu Jianlin, La Peiqing, Chen Chao, et al. Friction and wear behavior
of As-cast Cu-14Al-4Fe-Mn aluminum bronze alloy[J]. Tribology,
圆及椭圆+三角形-交错织构对CuAl10Fe5Ni5表面起
2004, 24(5): 438–4 42 (in Chinese) [徐建林, 喇培清, 陈超, 等. 铸
到了一定的耐磨防护作用，其中以交错布置的三角形 造铝青铜合金Cu-14Al-4Fe-Mn的摩擦磨损性能[J]. 摩擦学学报,
最优，磨损率下降34.1%，相较于线性布置下耐磨性能 2004, 24(5): 438–442].
更优，但摩擦系数大于采用线性布置. [ 3 ] Yuan Qinglong, Guan Hongyan, Zhang Baoqing. Development of
aluminum bronze alloy[J]. Materials Reports, 2011, 25(23): 127–132
b. 在油润滑条件下，织构表面相较于基材表面的
(in Chinese) [袁庆龙, 管红艳, 张宝庆. 铝青铜合金研究进展[J]. 材
减摩抗磨效果更为显著. 采用三角形-交错布置的织构表
料导报, 2011, 25(23): 127–132].
−7 3
面磨损率为4.24×10 mm /(N·m)，提高CuAl10Fe5Ni5 [ 4 ] Cheng Jianliang. Performance and morphology evolution of
表面承载能力，减小了材料表面的摩擦阻力. 椭圆+三 mechanical seal composite textured end face seal[D]. Hangzhou:
3
−7
角形-交错织构磨损率为1.81×10 mm /(N·m)，低于椭 Zhejiang University of Technology, 2020 (in Chinese) [程健梁. 机
械密封复合织构化端面密封性能与形貌演化[D]. 杭州: 浙江工业
圆和三角形单一织构的对应值.
大学, 2020].
c. 不同织构均具有储存磨屑和润滑介质的作用，
[ 5 ] Gimeno S, Mescheder H, Quintana I, et al. Effect of different laser
但其减摩抗磨效果也受其自身摩擦阻力和硬度变化 texturing patterns on rolling contact surface and its tribological &
影响. 借助不同形状和不同排布方式的合理设计与协同 fatigue life behavior on 100Cr6 bearing steel[J]. Wear, 2023, 522: