材料的摩擦特性.pptVIP

PTFE高速滑动在应用PTFE时必须广泛使用填料，以期获得长的寿命和低的摩擦。无添加剂的纯PTFE无疑将继续被用在能避免摩擦过热的场合。真空条件下使用100％的PTFE表面，则会发生过度磨损。第30页，共49页，星期日，2025年，2月5日金刚石金刚石是人们所知的最硬的材料。它压入和划伤最硬的金属及陶瓷时不产生永久变形。它的屈服压力超过2000公斤／毫米2，它的杨氏模量约为钢的4或5倍。载荷在5～70克范围以内，我们可以近似地写成：可由赫芝理论推出，这说明是弹性接触。第31页，共49页，星期日，2025年，2月5日金刚石的摩擦2)金刚石表面无论是彻底洗净和清除了油渍的、或是有矿物油或脂肪酸覆盖的，其摩擦实际上都相同；3)载荷减小时，摩擦系数上升；4)表明摩擦与方向性有明显关系。金刚石在空气中的摩擦有以下四种特征：1)摩擦系数一般是低的（μ＝0.05）；金刚石针与金刚石的摩擦第32页，共49页，星期日，2025年，2月5日高真空高真空中加热到大约700℃，许多污染膜清除掉，μ值明显地上升了。在空气中?≈0.4～0.6；而在真空中?≈1～3。真空中金刚石与清洁金属的摩擦金刚石不可能发生连接点的生长。但金属塑性流动，可以有大得多的接触面积，并伴随着高的摩擦系数。第33页，共49页，星期日，2025年，2月5日金刚石的高速摩擦高速情况下，由于金属大量地熔化，金刚石上覆盖一层薄的转移金属膜，这样，金属只碰到覆盖在金刚石表面上的金属，与金刚石不能接触。然而在某临界滑动速度以下，摩擦产生的热不足以产生大规模的金属熔化。这时在金刚石表面上形成许多热点，热点的温度由滑动金属的熔点决定。由于高温，金刚石转变成无定形碳，这个过程在1000℃时是缓慢的，但超过1600℃后就很快了。所以金刚石的抛光大部分是由于一种碳形态的高温改变（石墨化）所致，各种金属造成金刚石磨损的效果，随着金属熔点的升高而迅速增加。第34页，共49页，星期日，2025年，2月5日金刚石材料的应用金刚石薄膜技术方面得到了很大发展。人们用各种热化学方法在不同基体材料上制造出各种金刚石薄膜，并使成本不断下降，目前已经得到了越来越广泛的应用。其中有一种叫类金刚石碳膜（DLC膜）非常有应用前景。这种膜是金刚石与非晶态碳的混合体，它的表面要比纯金刚石膜的表面更平整、更光滑，因此摩擦系数也更低。DLC膜已经在刀具及磁介质（磁盘、磁头）等方面得到了迅速的应用。第35页，共49页，星期日，2025年，2月5日第1页，共49页，星期日，2025年，2月5日金属材料的摩擦材料相容性拉宾诺维奇发现，纯金属组合之间的摩擦系数μ与摩擦对之间的粘着能Wab及较软金属的压入硬度P之间存在下述关系：c1为一与表面几何特性有关的常数。Wab＝γa＋γb－γabWab的最大值应为(γa＋γb)，而最小值是零。可以把上式改写成Wab＝c2(γa＋γb)c2是介于1与零之间的常数。第2页，共49页，星期日，2025年，2月5日材料相容性上式表明，摩擦系数与表面能对软金属硬度的比值有关。比值越大，摩擦系数越大；反之越小。相容性参数c2越大（趋近1时）摩擦系数也越大。为了了解相容性参数的物理意义，拉宾诺维奇把二百多对金属组合，按其二元相图的特征进行了分类。发现它们有的具有较大互溶度，有的只有很小互溶度，而有的完全不互溶。并且发现金属对之间互溶度大的，摩擦系数大，相容性参数c2也大。因此，他认为相容性参数c2是与互溶度有关。对于同种金属组成的摩擦副，其相容性参数定义为1。第3页，共49页，星期日，2025年，2月5日金属表层在摩擦过程中的变化在力和热的共同作用下，将使摩擦表面发生一系列变化。这些变化主要有：1)表面几何形状的变化；2)亚表层晶体缺陷及组织结构的变化；3)表面化学成分的变化。第4页，共49页，星期日，2025年，2月5日1.摩擦表面几何形状的变化（1）平衡粗糙度摩擦副滑动时，表面粗糙度不断改变而趋于一个稳定值。原来粗糙的表面可能变得光滑，而原来光滑的表面也可能变得粗糙。同一种材料在相同外部条件下发生摩擦时，经过几个小时的磨合，其表面都会达到同样的粗糙度。人们把在摩擦磨损过程中，除了摩擦初期外，在任何后继过程中都会重复出现的固定不变的粗糙度称为“平衡粗糙度”。平衡粗糙度可理解为在磨合结束后，摩擦状态不变时在摩擦接触面上新形成的粗糙度。而且平衡粗糙度与原始粗糙度无关。第5页，共49页，星期日，2025年，2月5日