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第三节（三）、材料在真空中的摩擦学性能 文章来源：开拓者钼业 公司网址： 三、材料在真空中的摩擦学性能 在大气中测定的金属干摩擦系数实际上是吸附膜(物理吸附、化学吸附或氧化)等污染物的摩擦系数。真空中，气体极为稀薄，在133.322npa具空中的气体分子数仅为大气压下的10的负12次方倍。在不可能形成污染膜的真空条件下，摩擦系数可高达10~100。真空度愈高， 金属表面愈清洁，甚至在室温条件下也会发生焊合，这就是所谓的冷焊现象。 试验表明，根据各种金属的焊合性，可将摩擦副分为以下3类： 完全焊合性：如 Pb-Cu，Zn-Cu，Zn-Zr，Cd-Cu，A1-Ag，A1-Cu、Cu-Fe, Mg-Cd, Mg-Al, Mg-Cu, Mg-Ti, Cd-Al, Cd-Ti, Cu-Ni等。 部分焊合性：如 Cu-Ag，Bi-Cu，Zn-Fe，Zn-Ti，Zn-Ag， Cd-Fe，A1-Fe，A1-Ti，Fe-Ti，Fe-Zr，Bi-Fe，Ag-Ti、Zn-A1，Mn-A1、Al-Zr , Al-Ni , Bi-Ti等。 有限焊合性：如Ag-Zr，Ag-Fe，Mg-Fe，Cd-Zr等。 影响冷焊的因素有如下几种。 (1 )金属的特性 金属的晶体结构、表面状况、熔点、再结晶温度及原子半径等都对冷焊有影响。如果能增强金属表面接触时的亲和力、使金属原子重新排列，形成很强的结合键，使会发生焊合，这种现象称为金属互溶。一般来说，同种金属或互溶金横间容易焊合，异种金属和不互溶金属间不容易焊合。如 Fe-A1，Cu-Ni，Cu-Ag,Cu-A1等比较容易焊合、而Cu-Mo就不会发生焊合。 (2)环境条件 真空度愈高，吸附膜愈容易解吸，氧化膜生成的速度愈慢，表面愈清洁，愈容易发生冷焊。 负荷愈大，接触点上的金属愈容易产生塑性变形，使真实接触面积增大，界面的结合能也随之增大，表面间距离缩小，因而更容易发生冷焊。 温度愈高，分子运动愈激烈，扩散加剧，会使焊合速度加快，容坊发生冷焊. 外，静止接触时间愈长，接触点愈密合，焊合程度愈严重，因而冷焊现象也更严重。 摩擦对冷焊的作用 在没有人为的润滑条件下，大气中的静摩擦系数大于动摩撩系数。真空中则相反，动摩擦系数大于静摩擦系数，即在运动中要容易发生冷焊，例如，Ag和不锈钢等材料作静止接触对偶，133.322x ( 10的负9次方~10的负10次方)Pa下没有发生冷焊，但在摩擦时，即便花 133.322xl0的负6次方Pa的条件下也会发生冷焊。涂有固体润滑膜的金属在静止接触中是不会发生冷焊的，而在摩擦过程中，一旦润滑膜失效，便会发生冷焊。几种材料在真空中的冷焊试验结果见表1-9。 为了防止金属在真茔中摩擦时发生冷焊，在接触面之间必须提供有效而可靠的润滑。一般的固体润滑剂和自润滑复合材料在真空中大都具有良好的润滑性能。例如，在金属基材上擦涂一层固体润滑剂粉末而获得的纯固体润滑剂的润滑擦入膜，便能得到低的摩擦系数，促 其寿命有限 。图 1- 11 和国 1-12 是MoS2和氟化石墨擦人膜在真空中摩擦性能。而石墨擦入膜在与上述同样条件得到的摩擦系数在0.5以上，膜的寿命几乎为零，说明石墨在真空中完全失去了润滑性能。氟化石墨虽然可用作真空润滑剂，但 MoS2 在真空中的润滑性能最佳。图 1-13是MoS2溅射膜在真空中的摩擦性能，经溅射而获得的 MoS2薄膜在精密零件上作真空润滑剂别是有效的。图1-14是SS-2 和SS-3粘结膜在真空中的摩擦性能。实践证明，用粘结剂将固体润滑剂粘结在金属基材上形成的粘结膜是十分有效的。 许多金属基粉冶型润滑复合材料在真空中有较好的润滑性能.图1 - 15 是 Ag/MoS2 和 Ag/WS2 自润滑复合材料在真空中的摩擦性能??由复合材料制成的栓，与1Cr18Ni9Ti不锈钢盘对摩1h后，在盘上形成一层薄而均匀的转移膜。整个过程中，摩擦系数小而稳定， 磨损率小、与锈钢不发生焊合。实验发现，Ag/WS2体系的耐磨性能优于Ag/WS2体系，而且即使经过一定剂量的电子及质子照射后，其擦学特性也没有变化。图 1-16和图 1- 17是，Ag/WS2自润滑复合材料真空中的摩擦学特性。由图可见，其磨损率随着负荷的增大而急剧上升，而速度的影响不很显著。摩擦系数几乎不受负荷和速度的影响。 电话：86-0379 张先生 杨先生 邮箱：zw@ yht@ 传真：86-379地址：中国.洛阳嵩县德亭镇酒店村