材料01《基础摩擦学》试题

材料01《基础摩擦学》试题（A）

一、（30分，每题1分）判断对错

1.表面粗糙度对机械零件的使用性能影响很大，因为表面粗糙度越大，则固/固接触表面上的实际

接触面积越小，从而使比压增大，磨损也增大。而且，如果表面粗糙度越大，在发生相对运动时，在固／固界面上为了克服粗糙表面上凸峰的剪切变形，会产生很大的摩擦阻力，即摩擦增大。但是在固／固界面上没有润滑剂的条件下，过分地降低表面粗糙度，会增大实际接触面积，从而增大固／固界面的粘着，使摩擦和磨损（粘着磨损）增大。

2.在界面相中的粒子，由于两侧本体相中的粒子对它的作用力不相等而处于不平衡的状态，此作

用力的合力将垂直于界面并作用在界面相中的粒子上，从而使界面相的粒于具有本体相粒子所没有的附加的界面能。因此，界面相的粒子具有吸附其它粒子以使其本身达到平衡状态，降低自身能量的倾向，即产生界面力（也可称为表面力），这是一种机械力。

3.动摩擦系数一般小于静摩擦系数。这两个数值如果相差太大，将会使离合器的挂合过程和刹车

的制动过程不稳定。对于机床导轨，会产生抖动，即所谓…爬行‟现象，它会严重影响到工件的加工精度。

4.固／固界面上没有润滑剂的条件下，过分地降低表面粗糙度，会增大实际接触面积，从而增大

固／固界面的粘着，使摩擦和磨损（粘着磨损）增大。

5.润湿现象与液体和固体的性质密切相关，一般说来，固体与液体的互溶性愈小，所形成的接触

角愈大，固体就愈不能被润湿。

6.由于名义接触面积决定了固体接触表面上的各种界面力作用的范围，因此，它的大小以及各微

观实际接触面的分布状况将对接触表面的摩擦学状态起着决定性的作用。

7.在“边界润滑”状态，决定摩擦表面之间的摩擦学性质的将是润滑剂和表面之间的相互作用所生

成的边界润滑膜的性质。

8.同一种摩擦副做成不同的形状，其摩擦系数具有相同的数值。

9.材料的磨损取决于摩擦系数，摩擦系数越大，材料的磨损量就越大。

10.冲蚀或浸蚀(侵蚀)磨损是指材料受到小而松散的流动粒子冲击表面时出现破坏的一类磨损现

象。

11.物理吸附可形成多层吸附膜，而化学吸附则只能是单分子层，是因为发生物理吸附的作用力大，

而发生化学吸附的作用力小造成的。

12.润湿现象的实质是液体本身分子间引力（内聚力）与液体对固体表面分子间引力（粘附力）的

综合作用的结果。粘附力的大小愈接近内聚力，液体润湿固体的能力愈强，而接触角愈小。13.固体从溶液中的吸附时，如果溶质和溶剂的亲和力大于溶质和固体表面之间的亲和力，则溶质

的吸附量小。

14.在抗粘着能力方面，多相金属优于单相金属，脆性材料优于塑性材料。

15.表面疲劳磨损与一般材料疲劳破坏的相同之处是材料存在疲劳极限。

16.化学吸附有选择性，对一种固体而言，往往只对一种或几种物质有吸附作用。物理吸附一般无

选择性，但有例外。金属表面对化学吸附有一定的选择性，在选择摩擦副的配对材料和工作介质或工作环境时，必须考虑到这一点。

17.摩擦学中的化学反应膜是润滑剂中的硫、磷和氯等元素在高温条件下与金属表面产生不可逆的

化学反应而生成的一种表面膜。通常都是在固／液界面上成膜；熔点高，剪切强度低，与基体的结合强度高，而且是完全不可逆的。

18.吸附都是放热过程，解吸是一个吸热过程，因而升高温度可导致解吸。对于物理吸附，其吸附

和解吸是完全可逆的。而对于化学吸附，因而其结合能力较强，热稳定性好，一般只有在高温下才会解吸。吸附和解吸一般是不可逆的。但通过适当的处理，仍然可以恢复为原来的吸附质，这一点是与化学反应膜的根本区别。

19.摩擦系数具有条件性和相对性，即它的数值不仅取决于摩擦学系统的工况条件，而且还取决于

摩擦学系统的结构组成以及其中各元素的性质和元素之间的关系，所以，它决不是只由其中某一个元素的性质来决定。

20.对于一般材料，摩擦力随硬度的增加而减小，因硬金属的塑性变形的能力减小，其粘着能力也

随之减小。

21.磨损不仅是材料本身固有特性的表现，更是摩擦学系统特性的反映。同一种机器零件在不同机

器中会产生不同类型或不同程度的磨损。即使在同一台机器中，不同工况也会导致不同程度甚至不同类型的磨损。

22.磨损现象的综合性包括两层意思，其一是在实际的摩擦副中，往往是多种形态的磨损同时发生，

并且相互影响；其二是即使是某一种形态的磨损现象，也往往是机械的、化学的、电化学的、热化学的以及力化学的多种效应综合作用的结果。

23.不同的磨损产生不同的磨屑，磨损类型和磨屑有一定的对应关系。

24.在一般情况下，金属材料的硬度或金属的含碳量越高，其耐磨粒磨损的性能也越高。尤其是长

期在低应力下工作的零件，宜选用硬度较高的钢。而在高应力或冲击作用下工作的零件，则应选用韧性好、冷作硬化的钢。

25.在磨粒磨损情况下，零件工作表面的磨损性能往往比原设计的硬度还要高。例如，当工作应力

高到足以在表面形成冷硬层时，锰钢的耐磨性反而比工作应力低时为更高。所以，应当考虑到零件磨损时产生的实际最大硬度，而不仅是零件工作表面原有的硬度。

26.在磨粒磨损情况下，提高金属材料的硬度一般可以增加材料的硬度，但当材料的硬度大于磨粒

的硬度一定程度后，继续提高材料的硬度其耐磨性将不会得到更进一步的改善。

27.合理选择渗碳层深度，将使最大剪应力落在高强度的渗碳层内，从而可大大提高零件抗表面疲

劳磨损的寿命。

28.材料心部的剪切强度也不可太低，否则，易在渗碳层与心部的过渡区产生疲劳裂纹，以至早期

出现深层疲劳剥落。因此，合理的热处理工艺，增大零件的心部硬度，才能充分发挥材料强度的潜力，以有效地提高零件表面的抗疲劳磨损的能力。

29.为了预防微动磨损，应区分由“力控制”(部分滑移)和由“位移控制”(滑移发生在整个接触界面

上，滑移幅值为常量)这两种微动磨损，对于前者应增大摩擦系数或增大法向载荷以减小滑移幅值；对于后者，则应减小摩擦系数和法向载荷，以减小磨损。

30.边界润滑是一个综合复杂现象，它涉及包括冶金学、表面粗糙度、物理吸附、化学吸附、腐蚀、

催化、温度效应和化学反应时间等多种因素有关。在机械运转过程中，边界润滑常和流体动压润滑混合发生或断续交替发生。

二、（7分）什么是“黑箱法”？举例说明。

三、（8分）固—液界面的吸附特点是什么？试比较物理吸附和化学吸附的特性。

四、（5分）什么是粘着？粘着的实质是什么？

五、（10分）今有两种密度相差很大的材料，用相同的另一试样配对组成摩擦副，比较它们的耐磨性时最好使用哪种磨损率？如果试验条件（参数）不同，能否比较出两种材料的耐磨性？为什么？

六、（10分）何为弹性流体动压润滑？今有一对高副接触的运动部件，按Stribeck曲线预测处在混合润滑区，可经过长时间使用后，未发现表面有明显的磨损痕迹，试分析为什么？

七、（10分）什么是疲劳磨损？主要磨损类型是什么？试比较它们的特征及产生条件；简述其磨损机理及其影响因素；在选取渗碳层厚度时，其合理的渗碳层厚度为多少？

八、（10分）什么是磨粒磨损？主要类型有哪些？磨损机理是什么？简述其影响因素。磨粒的硬度

H，金属本体硬度应如何选取？

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九、（5分）试分析干摩擦和有润滑剂条件下的摩擦、磨损现象。

十、（5分）为什么滚动摩擦力矩随材料的硬度的减少而增大？用相应的滚动摩擦机理进行解释。