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1、2009年2月润滑与密封Feb12009第34卷第2期LUBRICATIONENGINEERINGVol134No123表面织构及其对摩擦学性能的影响历建全朱华(中国矿业大学机电工程学院江苏徐州221008)摘要:介绍了表面织构的图案和加工方法以及摩擦学性能的测试方法,阐述了不同表面织构对摩擦学性能的影响及机制,总结了当前表面织构研究的主要成果,并提出了未来表面织构研究需要深入开展的工作。关键词:表面织构;摩擦学性能;激光;摩擦磨损中图分类号:TH11711文献标识码:A文章编号:0254-0150(2009)2-094-4SurfaceTextureandItsInfluen
2、ceonTribologicalPropertiesLiJianquanZhuHua(SchoolofMechatronicEngineering,ChinaUniversityofMiningandTechnology,XuzhouJiangsu221008,China)Abstract:Themainpatternsandprocessingmethodsofsurfacetexture,andthemaintestmethodsfortribologicalprop2ertieswereintroduced.Theinfluenceofdifferentsurfacete
3、xtureonthetribologicalpropertiesandactionmechanismwasexpounded.Themainresultsofthepresentstudyofthesurfacetextueweresummarized,theworkshouldbegonedeepintothefuturestudyofthesurfacetexturewasputforward.Keywords:surfacetexture;tribologicalproperties;laser;frictionandwear传统摩擦学研究认为,相互接触的2个表面越光[1
4、-2]滑磨损量越小。近年来的研究表明,表面并非越光滑就越耐磨,而是具有一定非光滑形态的表面反而具有更好的耐磨性能。研究非光滑形态表面也就是研究具有织构的表面。所谓表面织构(Surfacetexture),是指在摩擦副表面通过一定的加工技术加工出具有一定尺寸和排列的凹坑、凹痕或凸包等图案的点阵。研[3]究表明,不同密度和不同深度的表面织构所具有的减磨效果不同,表面织构在改善摩擦副的摩擦学性能方面起到了积极的作用。本文作者在介绍表面织构图案及其加工方法的基础上,阐述表面织构对材料摩擦学性能的影响及机制,总结当前表面织构研究的主要成果,同时对未来表面织构研究的发展趋势提出了展望。1表
5、面织构111表面织构图案表面织构图案都是同尺寸均匀分布在表面上。目[2]前所研究的表面织构图案主要有:鳞片形、凸包[4][5][6]形、圆凹坑形和方凹坑形,以及条状凹痕形[7]和网格状凹痕形,如图1所示。其中主要以研究凹坑形和凹痕形为主,对凸包形和鳞片形的研究较少。图1表面织构图案3基金项目:国家“973”项目(2007CB607605);国家自然科Fig1Surfacetexturepatterns学基金项目(50475164)1112表面织构加工方法收稿日期:2008-09-16对表面织构进行加工的技术主要有反应离子刻作者简介:历建全(1984—),男,硕士研究生1E2ma
6、il:liqiucumt[8][9][10]蚀、表面喷丸处理、LIGA技术、脉冲电弧加@1631com12009年第2期历建全等:表面织构及其对摩擦学性能的影响95[11][5][18]工技术(PAAT)、电子束和光刻技术、轧压、大学宋起飞等通过在铸铁材料刹车毂表面加工凹微机械蚀刻、化学刻蚀以及激光加工技术等。反应离坑形及条纹状图案,通过在M22000型摩擦磨损试验子刻蚀对装置和环境要求较高,表面喷丸处理控制困机上进行环块摩擦磨损试验,得到了表1所示的试验难且污染环境,电子束和光刻技术成本较高。LIGA数据。结果表明,表面织构增加了材料的耐磨性和摩技术是一种基于X射线光刻技术的
7、三微结构加工技擦因数,极大地提高了刹车毂的制动效果。DeJong[19]术,主要包括X光深度同步辐射光刻、电铸成型和等通过在套筒表面加工织构,结果摩擦力比无织注塑成型3个工艺步骤,加工过程比较复杂。激光加构光滑表面提高了70%。他们的研究表明,表面进工技术在大气环境中进行且对环境无污染,该加工技行织构化,在干摩擦条件下能够提高耐磨性,而且会术能提高表面硬度,因而激光加工技术的应用比较广提高摩擦力,并不能降低摩擦因数。泛。激光珩磨技术在提高表面耐磨性方面已取得了显[12-14]著效果。2表面织
