氧化铝陶瓷在腐蚀环境下的摩擦磨损性能

图、氧化铝圆柱形坩埚
1、摩擦因数
载荷为40N时，摩擦副在3种不同的滑动速度与润滑介质下的摩擦因数随时间的变化如图1所示。因前3min 为试验的预磨阶段，图中摩擦因 数截取试验开始3min后到试验结束。由图可知， 无论以何种溶液为润滑介质，摩擦因数都随滑动 速度的增加而降低

图1 不同滑动速度变化曲线
当滑动速度达到 0.10 m / s 时，摩擦副的摩擦因数下降到 0.100 以下，这是由于以流体为润滑介质时，滑动速度越快，摩擦表面的微凸体接触时压强越小，使润滑介质的成膜厚度增加，摩擦因数降低。图1a 和图1c 中以HCl 溶液为润滑介质时摩擦副的摩擦因数在进入稳定阶段后仍出现较大幅度的突增，试验过程中出现短暂摩擦异响，这是因为酸性环境更易使摩擦过程中出现较大块的材料剥落(由多个晶粒和基质组成 )，剥落物需要 逐渐被挤压应力和剪应力分解，部分随润滑介质排出摩擦副。图1b 和图1c 中 HCl 溶液摩擦副的 摩擦因数达到最低值一段时间后出现了小幅升高，这是因为酸性环境更易造成 Al2O3陶瓷因摩擦化学反应加剧了表面破坏，摩擦表面的凹坑不断增多使表面粗糙度增大并突破一个临界值，表面粗糙度的增大会造成润滑不良使摩擦因数升高。
以去离子水为润滑介质时摩擦副的摩擦因数 无论是前期快速磨合阶段还是后期的稳定磨损阶段都比另外 2 种溶液波动小，摩擦过程中没有明显的突增。图1a 和图 1b 中去离子水润滑的摩擦因数曲线整体平滑，相对于酸性环境，去离子水可减少H 对 Al2O3 陶瓷的腐蚀，减少因摩擦化学反应导致的磨料磨损。故去离子水环境下的摩擦因数小于酸性环境。以 NaOH 溶液为润滑介质时摩擦副的摩擦因 数最低。有研究指出，实现流体润滑的最小膜厚 hmin与液体黏度 η 的关系为NaOH 溶液的黏度大于去离子水，实现流体润滑所需的膜厚较小，同时 NaOH 溶液可以与Al2O3发生摩擦化学反应