薄膜润滑与润滑状态图

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1、第*;卷第’期机械工程学报S/@P*;T/P’)"""年’月N&>TU6U.VWLTG,V+IUN>>NG,UT4>TUUL>T4.<@P)""-""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""薄膜润滑与润滑状态图!雒建斌沈明武史兵温诗铸（清华大学摩擦学国家重点实验室北京!"""#$）摘要讨论了速度、固体表面能、滑动比、润滑剂粘度和化学性能对薄膜润滑状态下油膜厚度的影响，以及弹流润滑向薄膜润滑转化条件和液体膜失效条件。进而提出了新

2、的润滑状态划分准则以及不同润滑机理下膜厚的变化情况。叙词：薄膜润滑润滑状态液体膜失效中图分类号：%&!!’给出了测量系统示意图。当一束单色入射光到达半"前言透半反膜的上表面后分成两束光，分别从半透膜和钢球表面反射，并发生干涉。所形成的单色干涉环自从薄膜润滑（%+,）［!!-］作为一种新的润滑状图像通过显微镜后，由一个NNO接收，并显示在监态提出以来，它的研究在近几年中已取得了许多很视器上，同时将光信号转变为电信号并输入计算机有意义的进展。主要体现在试验和理论计算两方进行数字化处理。然后由相对光强原理将数字化处面。

3、在试验方面，./0123/1，45/和6789:2［!，;，’］用斜理后的图像转换成相应的油膜厚度。该测试仪器的垫层与光谱分析相结合的方法测量油膜厚度，所取垂直和水平分辨率分别为"P-1K和!。表中给"K得的结果对理解薄膜润滑的性能有着重要价值。［*，$，#，(］采用相对光强原理测量点接触区,2?5:@5A0B8@8［!*］等用表面力仪测试了润滑剂的G@

4、23:1与4?518A9性能，并观察到两固体表面间的吸附力与两固体表面间的距离和润滑剂的温度密切相关。另一方面是用计算机进行计算，并获得了许多有意义的结果。［$，!$，!-］在修正的弹流理论基础上，采用数值计%8A0H算方法，提出了薄膜润滑模型。I532

5、结果对理解薄膜润滑有着重要意义。尽!／（KK)·2R!）管如此，在纳米摩擦学领域还存在着许多未解决的聚乙二醇!号$’!P$$*［)!］聚乙二醇)号!$-!P$-$问题。本文讨论了薄膜润滑的润滑特性和润滑聚乙二醇*号*)(!P$-;状态图。聚乙二醇$号;’$!P$-;聚乙二醇-号!-*"!P$-’矿物油!*;"$)"P;!P$’*!试验白油!;!!P$’)白油)(;!P$#*采用相对光强原理来测量油膜厚度［-，))］。图!液体石蜡)-P;!P$’!癸烷’P*!P$;!十二烷*P(’!P$)!十六烷$P-!P$*-!

6、国家自然科学基金资助项目。!(((!)!*收到初稿，)""""))#收十六烷硫醇$P#!P$;$到修改稿.机械工程学报第".卷第=期出了本试验所使用的润滑剂及其性能参数。变到薄膜润滑状态。在这一层油膜破裂后，单分子吸附层将起主导作用，这时的润滑状态将变成边界!分析与讨论润滑状态。!"!薄膜润滑和边界润滑特性!"#薄膜润滑和边界润滑的定义在薄膜润滑区，油膜的性能远不同于弹流润滑油膜的性能。&0等人［!1，!#］对约束十二烷分子的动各种润滑状态的区分与定义问题是摩擦学界非常关注的问题，在深入讨论薄膜润滑特性之前，根据

7、力学模拟研究表明在固体表面附近的油膜远不同于作者以前的工作［"，#，$，%］提出薄膜润滑与边界润滑体相。近表面的第一层流体分子清楚地显示了一个的定义。如图!所示，弹流润滑的分子是无序的液有序化的结构。有序性在1层以上时急剧减弱。当态，润滑膜的性能服从流体规则。在边界润滑区，润压力增加时，有序化层数增加。滑分子吸附在摩擦副的表面并形成&’()*［!"］所描图"给出了润滑膜厚度与工况条件的关系。当纯滚速度减小时，油膜厚度减小。在高速区，油膜厚述的单分子吸附层。因为润滑剂分子与固体表面间度随滚动速度以弹流润滑规律变化。

8、当油膜小于临的吸附力比润滑剂分子间的吸附力要大得多，吸附界油膜厚度时，速度对膜厚的影响变小，润滑状态转层内的分子比流体状态的分子更有序更象固态，所变到薄膜润滑状态［#，%］。比较图"中不同基体的曲以这一吸附层的摩擦学性能与流体分子的性能显然线，可以看出固体表面张力越高，总的油膜和临界油不同。单分子吸附层与流体层之间的液体层是有序膜越厚。的液体层或类固层，该层分子的有序度将