不同载荷和速度下氧化锆不锈钢摩擦副电控摩擦行为实验.PDF

第 29 卷 　第 6 期 摩 擦 学 学 报 Vol. 29　No. 6 2009 年 11 月 Tribo logy Nov. , 2009 不同载荷和速度下氧化锆 /不锈钢摩擦 副电控摩擦行为的实验研究 贺四清 ,孟永钢 , 田　煜 (清华大学 摩擦学国家重点实验室 , 北京 　100084) 摘 　要 : 在十二烷基硫酸钠水溶液润滑条件下 ,利用球盘摩擦试验机研究了滑动速度及载荷对正向、反向和开路 3 种电压控制模式下 ZrO2 球 /不锈钢盘的电控摩擦行为的影响. 结果表明:在正向控制电压和开路模式下 ,摩擦系数 均随滑动速度增加而迅速降低 ,但开路模式下的摩擦系数显著低于正向控制电压时的摩擦系数 ;而在较低的反向电 压作用下 ,摩擦系数低于前两种控制模式下的值 ,并且随速度降低或载荷升高变化很小 ,保持了较低的摩擦系数. 基 于不同电压控制模式下十二烷基硫酸根阴离子在摩擦表面上的不同吸附行为对所观测到的摩擦行为进行了机理分 析和解释. 关键词 : 电控摩擦 ;边界润滑 ; Stribeck 曲线 中图分类号 : TH 117. 3 文献标识码 : A 文章编号 : 1004 - 0595 (2009) 06 - 0546 - 05 　　早在一百多年前 , Ed ison 就发现外加电场对浸 摩擦行为的表征 [ 10 ] ,近年来还用于评价和分析表面 在电解液中的金属的摩擦有影响[ 1 ] ,之后一些著名 织构对润滑效应的影响[ 11 ] . 本文主要针对十二烷基 的摩擦学者如 Bowden、R ehb inder等人也观测到类 硫酸钠水溶液中氧化锆陶瓷 /不锈钢摩擦副在不同 似的实验现象. 但直到最近十几年以来 ,人们才开始 控制电压下的摩擦系数随滑动速度和载荷的变化进 从电化学分析的角度探讨外电场对电解液中金属摩 行了实验研究. 擦影响的规律和机理 [ 2 - 4 ] ,并提出了利用外加电场 [ 5 - 6 ] 1　实验部分 对摩擦进行主动控制的概念 ———电控摩擦 . 作 为一种在线主动控制摩擦的方法 , 电控摩擦已越来 本研究在一套自制的球 /盘摩擦试验台上完成. 越受到人们的关注. 该试验台由调速电机 9、外电压控制电路 8、杠杆加 ( ) 在以往的研究中 ,人们主要关注不同控制电压 载机构 10、11 、摩擦试验池 5、数据测量及采集系 下摩擦系数的变化幅度及其随电压变化的响应特 统组成 ,其结构示意图如图 1所示. 试验中,金属摩 ( ) 性 ,而对相对滑动速度及外加载荷大小对电控摩擦 擦盘 1 作为工作电极 固定在试验池 5 的底部并与 ( 效应影响的报道较少. 滑动速度和载荷作为两个主 控制电路 8 的接地点直接相连 ,石墨电极 3 作