MoS_2对镍基自润滑材料摩擦学特性的影响(2)

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-06-29 原文发表时间:2007-06-30 人气:1

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3 3　试验条件对摩擦磨损性能影响图1是Ｂ号材料的摩擦磨损-温度曲线,可以看到它的摩擦系数变化基本上是随温度上升而呈下降趋势的,磨损率是随温度上升而增大。尤其是在超过400℃以后,磨损率变化很大,表明这种含硫镍基合金材料在此力学性能出现了大幅度下降。　　温度对于摩擦系数的影响主要取决于对偶面双方的状况。观察发现,随着实验温度的提高,材料摩擦面上的颜色从室温时的光亮变成淡黄色薄膜覆盖,进而变成黄色与黑色薄膜混合覆盖,最后在600℃时变成几乎全部为黑色物覆盖。同时,对偶盘的磨痕颜色随黑色粘着物的逐渐增多而变得连续。从Ｂ号材料400℃和600℃时的摩擦面ＳＥＭ照片(图2ａ、2ｂ)中可以观察到这种摩擦面上颜色的变化,这反映出摩擦面上随温度变化时润滑状况的改变。
　　在摩擦面的颜色变化中最为主要的是黑色物的变化。为了确认这种黑色物的可能成份,采用ＥＤＡＸ定量分析了摩擦面上黑区与亮区的元素浓度。结果证实,黑区为富含硫的物质,其硫的浓度超过了Ｂ号材料中硫的平均浓度8%。结合参考文献[4～6],作者认为这是在摩擦面温度作用下,硫化物共晶体变软或熔化,在摩擦过程中形成的膜。从Ｂ号材料在400℃及600℃时摩擦的对偶盘上磨痕的ＥＤＡＸ定量分析结果可以看到,硫元素已经从材料表面转移到对偶盘上,而且600℃时硫的浓度(5.06%)明显高于400℃(1.63%)时的浓度。因此,这种硫化物共晶体的润滑膜具有转移性,它在摩擦面之间滑动,阻止基体材料与对偶底材的直接接触,而且随着温度升高,变软或熔化的硫化物共晶体数量增多,其作用效果增大,从而促使摩擦系数随温度上升而不断下降。另外,在Ｂ号材料摩擦面的照片中可以看到明显的犁削沟痕,所以材料本身主要以磨粒磨损为主。

3 4　负荷与速度图3是Ｂ号材料的摩擦系数与负荷关系曲线。图4是Ｂ号材料的摩擦系数与速度关系曲线。可以看到,随着速度与负荷的增加,摩擦系数都呈下降趋势。造成这种变化的原因主要是随着负荷和速度的变大,摩擦作用在摩擦面上所产生的热量就越多,引起摩擦面温度上升,从而使得熔化或变软的硫化物共晶体数量增多,摩擦系数下降。观察摩擦面上的颜色变化,发现随速度和负荷增加其颜色变化与单纯升高环境温度时效果相当,这验证了负荷与速度的变化造成摩擦面上温度变化是改变摩擦系数的主要原因。

4　结论

1)在Ｎｉ-20Ｃｒ合金粉中添加质量分数20%ＭｏＳ2所制得材料有较好摩擦磨损性能:其摩擦系数随着环境温度的上升、摩擦速度或负荷的增加而降低,磨损量则随着环境温度的上升而增加。

2)材料中生成的ＣｒｘＳＹ在摩擦面的温度作用下可以变软或熔化而形成具有转移性的减摩膜,在摩擦过程中材料主要以磨粒磨损为主。

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