摩擦磨損與潤滑1

本文格式為Word版，下載可任意編輯——摩擦磨損與潤滑1其次章固體表面與界面Thesurfaceandinterfaceofthesolid§2-1固體的表面特性在工程實(shí)際中所見到的各種固體表面，一般都具有以下基本特性：（1）沒有絕對平整和光滑的表面；（2）沒有絕對完好的組織結(jié)構(gòu)的表面；（3）沒有絕對“清白〞或完全袒露的表面（真空條件下的固體表面除外）一、表面幾何特征1.宏觀幾何形狀誤差由于機(jī)床精度不高引起的誤差，它是不同于名義幾何形狀的一種連續(xù)而不重復(fù)的表面形狀偏差，一般可用平面度、圓度和圓柱度等誤差來表示。一、表面幾何特征2.中等幾何形狀誤差由機(jī)床-刀具-工件組成的加工系統(tǒng)在工作時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)而引起的誤差，它是一種在固體表面周期性重復(fù)出現(xiàn)的幾何形狀誤差，一般用波度來表征，其波距一般為1-10mm。一、表面幾何特征3.微觀幾何形狀誤差由于切削加工的刀痕或切屑分開時(shí)工件表面發(fā)生塑性變形而引起的誤差，一般用粗糙度表示。與波度不同，它不僅在數(shù)量上更?。ㄆ洳ň嘁话阒挥?-800微米），而且沒有明顯的周期性。輪廓的平均算術(shù)偏差Ra輪廓均方根偏差Rq微觀不平度的最大高度Rmax不平度平均高度Rz宏觀粗糙度微凸體微觀粗糙度表面的三維形貌圖粗糙表面的二維圖表面上的微小凸起部分稱微凸體。如經(jīng)過拋光研磨等加工，粗糙度顯示出各向同性。描述表面粗糙度，不是用其最大的波峰波谷之差。國標(biāo)（GB1031-83）規(guī)定了兩種表面粗糙度的表示方法：中線平均值（CLA）和平均平方根值（均方根）（RMS）。Zi粗糙表面示意圖先取一中線（x軸），把二維輪廓分成上下兩半，并滿足：中線上方的輪廓與中線所圍的面積等于中線下方輪廓的面積。令從中線到輪廓的高度為Zi。①中線平均值（CLA）表示表面輪廓上各點(diǎn)相對于中線的算術(shù)平均偏差。11nCLA??|Zi|dx??|Zi|L0ni?1LRMS）表示表面輪廓上各點(diǎn)相對于中線的偏差值之平方的平均值的開方。11n2222RMS?[?Zidx]?[?Zi]L0ni?1L11具有一致CLA值的不同形貌而用RMS,圖中各不一致的形貌具有不同的表面粗糙度。

實(shí)際固體工程表面特征往往是以上述三種幾何形狀誤差的組合形式出現(xiàn)的。4.表面微凸體用觸針式表面輪廓儀可直接測得表面的起伏不平。不過因其高度方向的放大比例遠(yuǎn)大于平面方向的。故所得圖形并不能反映峰谷起伏的實(shí)際形狀。而用電子顯微鏡觀測到的表面，因其各向放大比例相等而比較真實(shí)。由電子顯微鏡觀測到的圖形可以看到，表面上的峰與谷實(shí)際上是比較平緩的，因此人們尋常取微凸體為近似的半球狀、錐狀或柱狀來進(jìn)行幾何因素的分析。凡經(jīng)過一般機(jī)械加工的表面，其微凸體高度的分布尋常接近于正態(tài)分布（高斯分布）。正態(tài)分布曲線高度Zi微凸體的高度分布曲線正態(tài)分布曲線理論上應(yīng)延伸到??處。而實(shí)際上在?3?的范圍內(nèi)已包括了99.5％的高度（σ為分布的標(biāo)準(zhǔn)差）。

二、表面組織結(jié)構(gòu)特征經(jīng)過不同加工過程形成的表面，因機(jī)械作用，往往導(dǎo)致材料的晶格扭歪、晶界開裂；由于溫升導(dǎo)致金屬發(fā)生相變而再結(jié)晶，使晶粒長大；或由于表層材料變形導(dǎo)致表層密度和體積發(fā)生變化，從而在表層的塑性變形層中產(chǎn)生剩余應(yīng)力，甚至產(chǎn)生微裂紋。金屬表層內(nèi)種種微觀性狀的改變，均對其摩擦磨損有密切的關(guān)系。因此需對其進(jìn)行細(xì)心的觀測。金屬表面的原子排列具有一定的形狀，對于沒有缺陷的純單晶體，表面上的原子排列應(yīng)是整體材料內(nèi)部原子排列的延伸。不同的金屬具有不同的晶體結(jié)構(gòu)。根據(jù)固體物理的觀點(diǎn)，結(jié)晶固體表面是晶體中原子的周期性排列出現(xiàn)大面積突然中止的地方，因而這一表面在結(jié)構(gòu)上將會(huì)出現(xiàn)某種程度的變化或重新調(diào)整。但是表面的原子排列，往往不是整體材料內(nèi)部原子排列的延伸，原子排列得不像理想的那樣整齊。1.點(diǎn)缺陷（Pointdefects）這種晶格缺陷在各個(gè)方向的延伸都很小，所以也稱為零維缺陷。尋常他是以空位的形式出現(xiàn)，即晶體點(diǎn)陣中，原來存在一個(gè)原子的點(diǎn)陣處失去了原子，而形成原子空位，這種缺陷即空位。雜質(zhì)原子和間隙原子是點(diǎn)缺陷的另外兩種表現(xiàn)形式。2.線缺陷（Linedefects）線缺陷只在一個(gè)方向上有明顯的延伸，而在其他方向的缺陷延伸很小，故稱為一維缺陷，表現(xiàn)為晶體中存在各種位錯(cuò)。晶體發(fā)生形變時(shí)，并不是整體剛性滑移，而是通過局部滑移引起局部變形，并逐步達(dá)到晶體的整體變形。位錯(cuò)可以看作是一部分晶體相對于另一部分晶體的局部滑移而形成的交界。3.面缺陷（Planedefects）在兩個(gè)方向延伸的缺陷成為面缺陷，也稱為二維缺陷。金屬一般是多晶體，它是有大量晶粒組成，因而存在晶粒邊界面。晶界面就是一種面缺陷。此外由兩個(gè)不同相之間形成的相界面也是一種面缺陷。立方晶系中幾個(gè)可能滑移的晶面表面結(jié)構(gòu)缺陷模型三、金屬表面層的結(jié)構(gòu)組成金屬表面層一般由金屬表面以上的外表層和金屬表面以下的內(nèi)表層組成。外表層由各種表面膜所組成，在干摩擦的條