表面织构改善摩擦磨损性能的研究进展

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2013年第8期 邱孝聪等：表面织构改善摩擦磨损性能的研究进展区域为低密度、两端为高密度的织构相比均匀分布时具有更好的减摩效果，反之则会得到相反的效果。

o o o o IO O o o oo o o o IO O o O Oo o o O ，O o o o oo o O O ，o o o O Oo o o o O o O o oo o O O I 'o o o o Oo o o O I ，O o O o Oo o o O I O O O o Oo o O o I O 0 o o oo o o O I o O o o o图5 微凹坑分布形式示意图Fig 5 The distribution of micro·-dimple2.2.2 织构形状织构的形状对摩擦磨损性能有重要 的影响。

Shinkarenko等对光滑的橡胶表面和激光造型的硬质表面在流体润滑下的摩擦学性能进行研究，结果表明：存在最优的织构面积密度和深径比使得承载力最大，且减小了摩擦力。韩中领等 对凹坑表面形貌在面接触润滑状态下的减阻研究表明，在面接触润滑条件下，从乏油润滑到全膜润滑的过程中，当凹坑深度和摩擦副间距大小相当时 (如图6所示)，摩擦阻力最校Siripuram等。 对截面形状分别为圆形、正方形、菱形、正六边形以及正三角形的微凸体和微凹坑对动压润滑的影响进行了实验研究，结果表明：在深度不变的情况下，摩擦因数对截面形状不敏感，但是对截面大熊敏感；泄漏率对截面形状和截面大小都很敏感。Zum等 对网状沟槽和微凹坑的摩擦学性能进行的研究表明，网状沟槽具有更大的摩擦因数和更小的油膜厚度。

l 2 3 4 5 6 7Distance between a pair ofsurfaces dllm图6 最优化深度和摩擦副间距的关系Fig 6 The relationship between optimized depthand distance between a pair of surfaces2.2.3 表面粗糙度黄平等人 研究了表面粗糙度对线接触低弹性模量弹流润滑性能的影响，结果表明：在小波数区，粗糙度的峰高、波长和相位的变化对润滑各特征膜厚的影响十分明显，随着粗糙度的波数增大，粗糙度的影响趋于稳定；粗糙度峰高是使膜厚均值和幅值增加的根本因素，且膜厚均值和幅值基本上等于粗糙度幅值。王顺等人 的实验研究表明，表面粗糙度幅值在混合润滑时对摩擦力的影响较大，且随速度增加而增强，边界润滑时影响很校马国亮等 对不同粗糙度条件下硅橡胶表面织构润滑特性的研究表明，在较低的滑动速度下，表面织构会增大光滑 PDMS试样的摩擦因数，但是会降低粗糙 PDMS试样的摩擦因数；当摩擦副处于混合润滑时，粗糙度并非越小越好，而是具有-个最优粗糙度的范围。

2.2.4 速度和载荷速度和载荷也是重要的影响因素。Kovalchenkor等 的结果表明：在较低滑动速度下，随着速度的增加，各钢盘的摩擦因数都减小，表面织构增加了油膜厚度，所以织构化钢盘的摩擦因数明显低于未织构化钢盘，但高密度织构化钢盘因为表面粗糙度的增加反而使摩擦因数增大；在较高滑动速度下，摩擦副表面都进入完全流体润滑状态，织构化钢盘和未织构化钢盘的摩擦因数相差不大；织构化钢盘在高速、高载和高黏度润滑油下有更好的摩擦学性能。吕文斐等 的研究表明，在 Hersey数较小时，纹理表面试样的摩擦因数不如光滑表面试样，随着润滑剂黏度 、运行速度的增大和载荷的减小，纹理的引人才能提高材料的摩擦学性能。王顺等人 的研究表明，在弹流润滑下，摩擦因数随着速度降低而减小；在混合润滑下，摩擦因数随着速度降低而增大；在边界润滑下，摩擦因数随速度降低变化很小并趋于某-定值。

3 结束语目前对表面织构的研究成果主要包括 ：(1)在干摩擦条件下，表面织构能够容纳磨屑、减少犁沟，提高摩擦副的耐磨性；在有润滑剂的条件下，有利于形成流体动压润滑，起到提高表面承载力、耐磨性以及降低摩擦因数的作用。

(2)织构分布、织构形状、表面粗糙度、速度、载荷等对摩擦副摩擦学性能有很大的影响。

(3)表面凹坑或凹槽可以储存润滑油，缩短形成润滑油膜的时间，提高润滑油膜的稳定性，从而减少磨损 、降低摩擦因数。

从国内外研究表面织构对摩擦学性能的现状和发展趋势来看，已取得了丰硕的成果，但是缺乏系统性和综合性，还需在以下几方面进行深入的研究和突破：(1)深入系统的研究表面织构参数在各润滑条件下的作用机制，从而能根据实际条件选择合理的表目n/蕾 ldu l盘目Ip 0N州旨盘0润滑与密封 第 38卷面织构参数和润滑模型，实现减摩和耐磨的最优化。

(2)对复杂织构及其制造技术进行深入的研究，如对多种形状和多种分布形式组合的复杂织构的研究。

(3)在实际研究过程中，更多地考虑表面粗糙度的影响，建立考虑表面粗糙度情况下的润滑模型。