Page 95 - 摩擦学学报2025年第9期

第 9 期 魏逸阳, 等: 大气等离子喷涂Al 2 O 3 -石墨涂层及其摩擦学性能研究 1349

(a1) (a2) (b1) (b2)

Exfoliation Wear debris

Wear debris
Exfoliation
500 μm 10 μm 500 μm 10 μm
(c1) (c2) (d1) (d2)
Wear debris
Wear debris

Exfoliation

500 μm 10 μm 500 μm 10 μm
(e1) (e2) (f1) (f2)

Exfoliation
500 μm 10 μm 500 μm 10 μm Exfoliation

(g1) (g2) (h1) (h2)

Exfoliation Exfoliation

500 μm 10 μm 500 μm 10 μm

Fig. 8 SEM micrographs and EDS maps of friction surfaces of (a~d) Al 2 O 3 /C coatings and (e~f) Al 2 O 3
coatings at different loads: (a, e) 3 N，(b, f) 5 N，(c, g) 10 N，(d, h) 20 N
图 8 (a~d) Al 2 O 3 /C复合涂层和(e~f) Al 2 O 3 涂层在不同载荷摩擦后其磨痕表面的SEM照片和磨痕的EDS
铁元素分布：(a, e) 3 N；(b, f) 5 N；(c, g) 10 N；(d, h) 20 N

Al O 颗粒被从涂层中拔出，涂层的这种结构不但可 示. 但相比于Al O 涂层，由于复合涂层中含有一定的
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以吸收裂纹的扩展能量，而且具有阻止裂纹生成和偏 石墨导致复合涂层的硬度下降，同时涂层中石墨的连
移的作用 [21] . 这些Al O 硬质颗粒则加剧了Al O /C 续分布破坏了涂层硬质相(Al O )的连续性，增加了
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复合涂层的磨粒磨损，此外，还可以明显地看出石墨 Al O /C复合涂层在高载荷摩擦时的剥落倾向. 另外，
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的加入导致复合涂层硬度下降，涂层在摩擦过程中容 当与316L不锈钢球摩擦时，2种涂层所有的磨痕表面
易受到塑性流动的影响，磨粒磨损发生在摩擦表面石 均出现了摩擦黏着现象[图8(a ~h )]，涂层磨痕表面
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[22]
墨转移膜形成前 ，在高载荷条件下摩擦后，复合涂 铁元素的分布证实了这一结果[图8(a ~h )]，同时磨痕
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层具有更宽的磨痕，这也与较高的磨损率相对应. 区域铁元素的质量分数列于表3中，也说明大量的铁
Al O /C复合涂层在不同载荷条件下与不锈钢球 或铁化合物转移到了磨损的涂层表面，减少了涂层与
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摩擦时均具有更低的平均摩擦系数，低的摩擦系数有 不锈钢球之间直接接触的面积，从而导致黏着摩擦，
利于降低摩擦过程中摩擦表面的剪切应力和拉伸应 这种摩擦机制引起磨损表面较高粗糙度，这是导致低
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力，从而防止断裂和磨损轨迹形成裂纹 . 显然，Al O /C 载荷条件下2种涂层实时摩擦系数曲线相对不稳定且
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复合涂层的磨痕表面均未发现裂纹的存在，如图8所 摩擦系数较高的主要原因. 另外，Al O /C复合涂层的
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