摩擦磨损与润滑1

。

表面的三维形貌图

微凸体

微观粗糙度

宏观粗糙度

粗糙表面的二维图

表面上的微小凸起部分称微凸体。如经过抛光研磨等加工，粗糙度显示出各向同性。

Z i 粗糙表面示意图

描述表面粗糙度，不是

用其最大的波峰波谷之

差。国标（GB1031-83）规

定了两种表面粗糙度的表

示方法：中线平均值（A ）和平均平方根值（均方

根）（RMS ）。先取一中线（x 轴），把二维轮廓分成上下两半，并满足：中线上方的轮廓与中线所围的面积等于中线下方轮廓的面积。令从中线到轮廓的高度为Zi 。

|具有相同CLA 值的不同形貌

表示表面轮廓上各点相对于中线的算术平均偏差。

212]②平均平方根值（均方根）（RMS ）

表示表面轮廓上各点相对于中线的偏差值

图中各不相同的形貌具有不同的表面粗糙度。

实际固体工程

表面特征往往

是以上述三种

几何形状误差

的组合形式出

现的。

4.表面微凸体

用触针式表面轮廓仪可直接测得表面的起伏不平。不过因其高度方向的放大比例远大于平面方向的。故所得图形并不能反映峰谷起伏的实际形状。而用电子显微镜观测到的表面，因其各向放大比例相等而比较真实。

由电子显微镜观测到的图形可以看到，表面上的峰与谷实际上是比较平缓的，因此人们通常取微凸体为近似的半球状、锥状或柱状来进行几何因正态分布曲线高度Z i

微凸体的高度分布曲线

凡经过一般机械加工的表

面，其微凸体高度的分布通

常接近于正态分布（高斯分

∞±正态分布曲线理论上应延伸到处。

的范围内已包括了99.5％的高度（σ为分布的标准差）。

根据固体物理的观点，结晶固体表面是晶体

在两个方向延伸的缺陷成为面缺陷，也称为

金属一般是多晶体，它是有许多晶粒组成，因而存在晶粒边界面。晶界面就是一种面缺陷。此外由两个不同相之间形成的相界面也是一种面

表面结构缺陷模型立方晶系中几个可能滑移的晶面

三、金属表面层的结构组成

金属表面层一般由金属表面以上的外表层和金属表面以下的内表层组成。

外表层由各种表面膜所组成，在干摩擦的条件下，主要有大气中的水蒸气、油雾或油污染而附着在金属表面上所形成的污染膜（厚度约5nm）和吸附膜（厚度约0.5nm）.

与大气中的氧发生反应而形成的氧化膜（厚度约0.01-1μm）；

内表面层主要是在加工过程中形成的冷硬层和变形层。

是在表面加工时，由于表面分

子层熔化和流动而形成的一种非结晶层或具有非常

细的一层结晶组织（厚度约0.1μm）。

变形层是由于表面加工产

生的弹性变形和塑性变形，

以及局部高温使晶格扭曲变

形而形成的一种加工硬化层

界面是固、液、气三

相中的两个物相之间相接

触的交接部分。它不是一

个简单的几何平面，而是

从某一物相过渡到另一物

相的界面区或称界面相。

有一定的厚度（约几个分子厚）；

有与相邻的本体相完全不同的结构

一般宏观界面有五种类型，由于气体

与气体可以完全混合，因而在气体之

间一般不存在稳定的界面。

按照作用距离或作用势能的大小，通常可将表面力划分为三类，即短程力、分子间引力和长程力。

作用距离一般相当于原子尺寸。主要表现为形成表面化学键，即在固体表面的分子与被吸引的分子之间的相邻原子，由于产生电子转移或共用电子而结合在一起以形成稳定结构的一种结合方式。

离子晶体的结合力，没有方向性和饱和性。

其特点是在原子之间发生了电子转移。

原子晶体的结合力，具有方向性和饱和性。

共用电子对的方式结合成分子，是由两原子之

间一对自旋相反的共有电子形成的。

金属晶体原子之间的结合通过共用电子云的方式而结合在一起。没有饱和性和明显的方

分子间引力

这种表面力的作用距离一般有几个分子直径

0.3-0.5μm。

微观粒子之间相邻原子相互作用的一种结合力，这种力的产生是由于粒子之间偶极距的相互当两个粒子相距很近，其相邻原子上的电子运动受到干扰，互相沿对方的总电场的作用力方向移动，从而使粒子外层的电子分布成为瞬时不对称，使正负电荷的重心不重合，此时粒子就显示出正负两极，即偶极。

出现偶极的粒子中，正负电荷重心间的距离

与电荷的乘积即偶极距或永久偶极距，具有偶极

距的分子称为极性分子或偶极子。偶极距越大，

分子的极性或电性越显著。

按照相互作用的偶极距的不同类型，这种表

面力主要有三种，即静电力、诱导力和色散力，

这三种力一般统称为范德华力。此外也把氢键力

看作是一种分子间引力。

3.长程力

由于物质本

体相分子的化学键已经饱

和，而界相分子的化学键

没有饱和，界面上的分子

可以通过电子转移或共用

电子对，与被吸附的分子

)

在固体表面，由于物理吸附而形成的薄膜称为物理吸附膜。多层吸附膜。

吸附膜消失的现象称为解吸或脱吸。

在一般情况下，吸附都是放热过程，但物理吸附

的吸附热较低，即吸附时放出的热量较少，因而

温度稍一升高就会解吸。

吸附和解吸都是完全可逆的；而对于化学吸附，其吸附热较高，且具有一定的选择性，

吸附和解吸是不完全可逆的。

4.2-42kJ/mol-低载、低温、低速

42-420kJ/mol-中载、、中温、中速