Page 8 - 摩擦学学报2025年第9期

1262 摩擦学学报（中英文） 第 45 卷

D=10 μm, F n =30 N D=20 μm, F n =30 N D=40 μm, F n =30 N

Friction force/N 20 0 Friction force/N 20 0 Friction force/N 20 0

Substrate −20 1 −20 1 −20 1

20
200 10 20 200 20 20 200 40
2 000
2 000
2 000 0 Number of cycles 0 Number of cycles 0
Displacement/μm
Displacement/μm
Displacement/μm
20 000 −10 20 000 −20 20 000 −40
Number of cycles
20
20
20
Cladding layer Friction force/N −20 0 1 Friction force/N −20 0 1 Friction force/N −20 0 1
20
20
20
200
200
200
2 000
2 000 0 10 Number of cycles 0 20 Number of cycles 0 40
2 000
Displacement/μm
Displacement/μm
Displacement/μm
20 000 −10 20 000 −20 20 000 −40
Number of cycles
Fig. 4 F t -D-N curves of the G20Mn5QT cast steel substrate and 316L cladding layer were analyzed
under various displacement amplitudes.
图 4 G20Mn5QT铸钢基体及316L熔覆涂层不同位移幅值下的F t -D-N曲线
30 数增加 ，接触区域处于黏着状态，随着循环次数的

[34]
20 Starting point 进一步增加，接触界面间相对滑移逐渐占据主导作
用，第三体层的形成速度加快导致摩擦系数减小，最
10
Friction force/N −10 0 Direction of motion 终二体接触与三体接触达到了1个新的平衡，摩擦系
数重新稳定. 而熔覆层摩擦系数曲线呈现跑合、爬升、
−20 下降和稳定4个典型的阶段，初期表面膜的去除导致
摩擦系数增加，经历一定的循环次数过后，二体接触
−30 向三体接触转变并最终达到平衡，摩擦系数开始急剧
−40 −20 0 20 40
Displacement/μm 下降并最终重新达到稳定状态，此阶段F -D曲线在运
t
Fig. 5 F t -D-N curve trajectory starting point location and the 行初期呈现扁平的平行四边形型，转变为直线型再转
direction of movement schematic diagram
变为椭圆型，稳定阶段基体及熔覆层的摩擦系数分别
图 5 F t -D-N曲线轨迹起点位置以及运动方向示意图
为0.612和0.647. 当位移幅值增大到D=40 μm时，基体
上为平行四边形型，随着微动的持续进行，摩擦副表 及熔覆层的摩擦系数曲线均呈现跑合、爬升、下降和
面的氧化膜遭受破坏，上下试样直接接触，黏着作用 稳定4个阶段. 摩擦副的接触面积不断增加，界面产生
[33]
导致摩擦系数迅速增大并达到最大值 ，接触边缘由 的磨屑深度参与摩擦，摩擦系数出现上升趋势，随着
于微滑产生较少的磨屑，但磨屑的产生量未能改变界 微动循环的增加，接触体界面形成的第三体层起到承
面之间的接触状态，仍为原来的二体接触，摩擦系数 载和润滑作用，摩擦系数呈现下降趋势，磨屑的产生
[35]
经历上升阶段后产生轻微的波动并保持稳定状态，此 和排出在持续过程中形成动态平衡时 ，摩擦系数曲
阶段反映在F -D曲线上为直线型，稳定时基体及熔覆层 线趋于稳定，此时F -D曲线稳定于平行四边形型，稳
t
t
的摩擦系数分别为0.411和0.406. 当D为20 μm时，基体的 定阶段基体及熔覆层的摩擦系数分别为0.675和0.728.
摩擦系数曲线经历跑合、爬升、稳定、下降和稳定5个 值得注意的是，当微动运行于滑移区时，熔覆层摩擦
阶段，摩擦系数曲线在经过约100次循环过后，初期表 系数经跑合和爬升阶段后呈现进一步上升的趋势，可
面膜被去除，接触副表面直接接触面积增大，摩擦系 能是因为316L熔覆涂层在微动运行过程中所形成的