摩擦磨损文献总结

表面呈现明显的犁沟,磨损机理以犁削磨损为主. 这是由于TiN薄膜硬度大大超过GCr15钢球硬度,且多弧镀TiN薄膜表面微观凸凹不平,在摩擦切向力作用下对钢球产生犁削磨损.

这说明磨损主要发生在对磨钢球上,磨屑主要为Fe的氧化物,这层氧化物对TiN薄膜有一定的隔离保护作用

经磨球反复挤压后与TiN表层有较好的黏着性,进而替代TiN薄膜,与磨球形成摩擦接触面. 随着稳定、均匀的转移层的逐渐形成,摩擦系数趋于稳定[ 6 ]

摩擦切向力增大,容易使硬质TiN磨粒脱落,犁削作用和颗粒磨损的增强导致摩擦系数增大. 与此同时应力增大使接触面积变大,摩擦系数相应提高.

高速下涂层有较好的减磨抗磨作用

涂层磨损的原因为粘着磨损、氧化磨损及扩散磨损

几类涂层在与Si3N4对磨时，只有TiN涂层未从基体上剥落

以前的研究表明[19-20]，TiOx在摩擦过程中起到了润滑剂的作用；所以当温度到达400°时，在摩擦轨迹上形成的Ti的氧化物使得摩擦系数降低。

这是因为在摩擦轨迹上形成的Cr的氧化物减轻了摩擦

表面光滑平整，相当于抛光磨损抛光磨损机制、破损和剥离是TiCN 图层的主要磨损机制

从基体剥落

涂层中的气孔

摩擦层是由氧化铬摩擦碎片经挤压在摩擦轨迹上粘接形成

在室温下，对磨面光滑，在TiN涂层轨迹上发现了含有Si和O的摩擦层，金相学观察表明在25°时涂层发生磨料磨损伴随着Si3N4的化学分解

TiN涂层的表面粗糙，产生了很深的中央凹槽

TiOx的形成起到了润滑的作用，因此摩擦系数下降

高的接触面温度源于较高的滑动速度和载荷产生的摩擦热。这种环境下引起的涂层和基体之间的热应力失配，界面应力的变化、基体的塑性流动都是涂层失效的原因

在25°摩擦时，两摩擦表面平整光滑，涂层未发生破损。在涂层的表面有很薄的一层转移层，经分析这是由于相对较软的Si3N4发生了摩擦化学分解后形成的。

Si3N4经化学分解后形成的氧化膜在摩擦的过程中会与氧和水继续反应。对磨球的摩擦表面很光滑并存在非晶体水化物SiO2或Si(OH)4，从而降减少了摩擦。结晶的SiO2是在摩擦过程中产生的并对较硬的TiN涂层起到了抛光的作用。[2] [10,12,13]

出现的磨损犁沟说明摩擦球和涂层之间仍然有很大的接触应力因而照成了涂层的破坏，由于中心犁沟的出现，摩擦轨迹的宽度急速下降[2]

TiN涂层随着磨损的加剧，越来越多的磨屑不断的作用于涂层，直到700°时涂层完全被破坏。经观察分析摩擦轨迹的两侧有对磨球的转移材料以及犁沟出现[3]

经过磨合阶段后显著下降，这是因为在表面形成了氧化物保护层[4]氧化物的剪切强度较低[4]

TiAlN涂层的摩擦系数较大且不稳定，这是因为涂层材料转移到对磨球上并氧化，摩擦表面间的氧化质点使得磨损加剧[4]

粘着磨损，球向涂层转移[4]

但在某种特定条件下摩擦轨迹窄且深（由于球材料向轨迹转移，摩擦轨迹不应该很深），这时会认为是由对磨件之间的摩擦化学反应引起的。[4]

在摩擦轨迹和磨屑中发现了对磨球上的元素和氧，说明较多的对磨球材料转移到摩擦轨迹上并氧化[4]

在高速下的抗磨损能力较强[4]

磨屑（白色物质）没有在摩擦轨迹上，而是聚集在了摩擦轨迹的边缘，并且可以用丙酮洗掉，这说明白色的磨屑并不是化学性的而是物理性的粘着在轨迹边缘[4]

高的摩擦系数显示出的是边界润滑原理，在CrN/Si3N4摩擦中，润滑膜很薄，且接触区域较大，因此表现出机械磨损，造成了涂层的严重磨损。相反，润滑膜较厚时，摩擦表面变的光滑平坦，所以摩擦化学

反应是主要的摩擦机制，因此磨损率较小。[5]

在高速高载时，摩擦化学摩擦是主要的磨损机制[5]。

[5]

Si3N4+6H2O=3SiO2+4NH3(m) [0]

摩擦的过程中的氧化物具有好的抗磨损和热稳定性[0]

摩擦轨迹有不同的区域组成，黑色区域涂层仍存在，白色区域涂层被磨破[6]

Si3N4经常在表面出现氧化反应，而Al2O3较为惰性。Si3N4的硬度较低，且和涂层一样都是一共价键结合，因此与对磨球与涂层的相容性较大，强烈的粘着吸附照成大的颗粒的形成[6]

硬的颗粒对涂层来讲起到了切削的作用，通过检测发现这些颗粒是一些摩擦区域的氧化物[6]

Cr2O3的硬度非常高[6]

CrN/Si3N4与CrN/Al2O3的磨损机制为粘着、氧化和磨粒磨损[6]

摩擦实验机的模型图

摩擦系数变化的详细叙述

TiAlN涂层用了很少的圈数摩擦系数稳定是因为摩擦率的急剧升高，而且在稳定的摩擦阶段摩擦系数下降并产生震荡，这是由于在摩擦区域磨屑的聚集引起的

在整个的实验过程中CrAlN的摩擦系数都要低于TiAlN

稳定阶段CrAlN和TiAlN的摩擦系数分别为。0.75和0.85

摩擦系数下降的原因是由于摩擦化学反应和磨屑机制引起的，不同的摩擦化学反应和磨屑机制引起TiAlN摩擦系数的震荡

对于TiAlN涂层来说，主要的现象就是大面积的磨屑层粘着在摩擦轨迹上，并形成犁沟细槽

CrAlN涂层产生的磨屑被送出摩擦区域并累计在轨迹边缘

TiAlN摩擦系数的震荡是由于在摩擦区域聚集的磨屑产生的附加载荷引起的

Si3N4 +6H2O→3SiO2 + 4NH3(↑)磨屑中主要含硅，这是由于Si3N4与空气中的水反应生成的

CrAlN在摩擦后形成的光滑表面，好像一个镜面，可能是由于磨屑能够轻易的排出摩擦区域形成的

CrAlN和TiAlN在摩擦方向的犁沟是基本的特点

TiAlN在摩擦时产生大量的磨屑，经不断的摩擦、研磨和压实形成了磨屑层

对于TiAlN来说，在摩擦区域的中间出现含Si的磨屑说明Si3N4转移到了涂层的表面，并形成转移层

或者说磨屑轻易地在摩擦区域集聚

在摩擦轨迹上较厚并且粗糙的磨屑层造成了稳定摩擦状态摩擦系数的震荡