摩擦磨损与润滑2(6)

4.9.2磨屑和表面的检测和评定1.磨屑的检测磨屑的形状、大小及数量，磨屑的成分和组织，都可以作为推断曾经发生过的磨损过程和判断磨损严重程度的依据。磨屑的检测工具，常用的有光学显微镜，扫描电子显微镜（SEM），透射电镜（TEM）等。油样的光谱分析可检测润滑油中磨屑的数量和组分。 4.9.2磨屑和表面的检测和评定1.磨屑的检测X射线荧光分析（RFA），发射光谱分析(ES)，X射线衍射技术等可用于检测少量磨屑的金属元素含量用放射性同位素示踪技术检测磨损量的精度极高。并可做到不停机条件下随时提供磨损发展的信息。铁谱技术谱片上沉积的微粒包括钢铁、有色金属、氧化铁（氧化物）、油中变质的物质、聚合物微粒以及各种污染微粒。依靠其各自的特征可以识别。 图3.18 铁谱仪原理简图 2.表面的检测(1)表面几何形貌及粗糙度的检测各种表面形貌仪，包括触针式测量仪，电子探针，接触式表面轮廓仪（含模拟计算和数字计算），超精表面形貌仪等等。(2)表面分析技术，利用各种表面分析仪器进行观测 (a)显微镜-通过放大成像来观察表面状态包括光学显微镜和各种电子显微镜。电子显微镜的放大原理与光学显微镜类似，但放大倍数和分辨能力高，功能比光学显微镜多但试样制备技术复杂。表（b）分析谱仪-通过表面各种发射谱来分析表面成分的仪器 分析谱仪产生的有各种基本激发源，有电子、离子、光子、中子、热场、电场、磁场和声波等八种，可以检测样品表面产生的电子、离子、中子、光子等四种粒子的信息。表 4.9.3磨损的评定与预估常用的预估磨损的方法有：试验法和分析法1.试验法通常将台架试验的结果用外推法预估实际部件的磨损发展过程。 2.分析法需要从影响摩擦磨损的所有参量中，概括出重要的影响因子。首先，确定磨损类型，在前人的数据及计算公式的基础上进行分析和计算，预估磨损寿命，确定设计方案。 §4-10磨损的控制和防磨措施一、磨损的控制因素对于摩擦副的设计者，首先应保证工作参量不致引起磨损由稳态转向严重。也即应当尽可能使润滑膜或吸附膜、反应膜等将固体接触表面分隔开。把稳态时的磨损率限制在一定范围内，以满足设计的工作寿命。常用有效的控制因素有下列多种： 1.材料的选择包括配对材料的组分、结构、金相组织和物理、化学性质等。对于不同的磨损类型有不同的要求。磨损类型配对材料的性能要求粘着磨损不溶焊、不互溶、低表面能、低延展性、高硬度、六方结晶结构等易形成防粘着表面层磨料磨损高硬度、高含碳量、晶粒尺寸小、弹性模量低的细晶组织、纤维状（断口）结构、易于发生加工硬化疲劳磨损耐疲劳、耐腐蚀、表层含杂质较少腐蚀磨损更高的耐腐蚀能力，不易与所用的润滑材料起腐蚀性反应，表面进行耐腐蚀处理 2.润滑剂的选择润滑的主要作用之一是降低磨损，所以要针对可能存在的磨损状况选择合适的润滑剂。应当提醒注意的是：有的润滑剂可能对抗粘着磨损有利，但却会引起更严重的氧化磨损。如含极压添加剂的润滑剂。因此选用时一定要权衡利弊。3.表面粗糙度根据润滑状态（如流体润滑、边界润滑、固体润滑）的不同，选择合适的粗糙度。 4.机械结构和尺寸设计、安装调试等方面控制磨损如设计尽量用大面积接触，减小接触应力、减少磨损。5.表面温升和冷却材料的温升是导致摩擦副失效的重要原因，因此改善冷却条件，尽快降低摩擦面的温度是十分重要的。如选用导热性能良好的材料，加大润滑剂流量，增大强制散热面积和增添散热装臵等。 二、防磨措施1.润滑润滑是防磨的有效手段。改善润滑技术，包括正确运用润滑原理，合理设计润滑方式和润滑系统，研制开发新型有效的润滑材料等等。但必须注意的是：某种手段对某工况下适用、有效，并不等于它对任何工况都适用。2.选用耐磨材料根据不同的磨损类型来选择耐磨材料和摩擦副配对。 3.进行表面改性使用整体耐磨材料通常比较昂贵，另外，有些性能能满足耐磨，但不能满足摩擦元件对强度、刚度、韧性等要求。采用表面改性的方法，可以充分发挥材料表面和芯部不同的作用。表面改性有两方面用途：a.试图降低摩擦力改善负荷分布及接触状态。改性后的表面应具有低剪切强度和润滑作用。通常用（施加）与原表面不同的各种涂（镀）层：粘结固体润滑膜；物理气相沉积镀层；化学气相沉积涂层；固体润滑剂擦涂膜；电化学沉积膜；原位化学转化膜；摩擦聚合膜；LB膜b.防止表面损伤改性后得到耐磨的硬表面。常用的有：机械强化处理，表面化学处理，常规的金属热处理，化学热处理，热喷涂和等离子喷涂膜等。以及近代的物理表面强化技术（包括物理气相沉积、化学气相沉积、激光技术、等离子技术、离子注入和离子束技术等方法）。现介绍几种常用的表面改性技术。⑴机械强化处理主要有喷砂（干喷和湿喷），喷丸，起冷作硬化作用。⑵表面化学处理表面化学处理是通过在表面上进行化学反应，使金属形成一个表面层。⑶常规的金属热处理⑷化学热处理⑸物理强化表面改性a.激光技术b.等离子技术c.离子注入(Ion implantation)将元素离子化，并在101～102keV的静电高能下加速注入材料表层。比热扩散的效果好，不仅可提高表面硬度，还能改善材料表层的微结构。降低材料摩擦系数和改善耐磨性。d.离子束技术在摩擦学领域中应用离子束技术是将离子束的离子或与蒸发源的电子共同作用于表面，以达到表面改性的目的。能量低于离子注入，可在102nm厚度范围内起作用。