摩擦腐蚀基本知识.ppt

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1、第二章摩擦腐蚀基本知识授课教师:马静表面工程SurfaceEngineering第二章摩擦腐蚀基本知识材料破坏的两大破坏形式:摩擦磨损腐蚀摩擦学:研究作相对运动表面及有关理论和实践的科学技术包括摩擦、磨损和润滑当两个相互接触的物体在外力作用下产生相对运动或具有相对运动趋势时,在接触面间产生的切向运动阻力称为摩擦力,这个阻力与运动方向相平行,这种现象称之为摩擦。§2.1摩擦与磨损2.1.1摩擦的分类1.按摩擦副的运动状态分类2.按摩擦副的运动形式分类3.按摩擦副表面的润滑状况分类按工作环境条件分类按摩擦产生的程度分类1.按摩擦副的运动状态分类(1)静摩擦一物体沿另一物体表面有相对

2、运动趋势时产生的摩擦称为静摩擦。这种摩擦力称为静摩擦力。静摩擦力随作用于物体上的外力而变化,当外力达到能克服最大静摩擦力时,物体才开始宏观运动,从而由静摩擦转变为动摩擦。(2)动摩擦一物体沿另一物体表面相对运动时产生的摩擦称为动摩擦。阻碍物体运动的切向力称为动摩擦力。动摩擦力通常小于最大静摩擦力。2.按摩擦副的运动形式分类(1)滑动摩擦物体接触表面相对滑动时产生的摩擦称为滑动摩擦。(2)滚动摩擦在力矩作用下,物体沿接触表面滚动时产生的摩擦称为滚动摩擦3.按摩擦副表面的润滑状况分类(1)纯净摩擦摩擦表面没有任何吸附膜或化合物时产生的摩擦称为纯净摩擦。这种摩擦只有在接触面产生塑性变

3、形使表面膜破坏或在真空中摩擦时才能发生。(2)干摩擦(无润滑摩擦)在大气条件下,摩擦表面间名义上没有润滑剂存在时产生的摩擦称为干摩擦,或称无润滑摩擦。(3)流体(润滑)摩擦相对运动的两物体表面完全被流体隔开时产生的摩擦称为流体(润滑)摩擦。当流体为液体时称为液体摩擦,流体为气体时称为气体摩擦。流体摩擦时摩擦发生在流体内部。(4)边界(润滑)摩擦介于干摩擦和流体(润滑)摩擦之间的一种摩擦形式,摩擦表面间存在着一层极薄的润滑膜,这层润滑膜的存在使得边界摩擦较之干摩擦状态有很大改善,但还不足以将两摩擦表面完全分隔开。油膜膜厚比4.摩擦副处于高温、高速、低温、真空、辐射等特殊环境条件下

4、工作,可将摩擦分为正常工况条件下的摩擦和特殊工况条件下的摩擦5.根据产生摩擦的程度,将摩擦分为轻微摩擦和严重摩擦等。2.1.2摩擦过程的主要影响因素简要介绍影响干滑动摩擦的主要因素1.材料性质当摩擦副是同一种(或者性质非常接近的)材料,或是两种有能形成固溶合金的金属时,摩擦较严重。例如铜—铜摩擦副的摩擦系数可达1.0以上,铝—铁或铝—低碳钢摩擦副的摩擦系数大于0.8。而不同金属或亲和力低的金属组成的摩擦副摩擦系数较低,如银—铁或银—低碳钢摩擦副的摩棕系数约为0.03。当摩擦副材料性能接近,并且摩擦表面硬度较低时,往往容易产生胶合而导致摩擦副损坏。采用性能相差较大的材料作摩擦副如

5、果所采用的摩擦副材料性能接近时,如齿轮摩擦副,则通常使表面具有较高的硬度。Why?2.表面粗糙度当摩擦表面的粗糙度发生变化时,会导致摩擦机理的改变对于粗糙表面,以机械啮合为主;对于光滑表面,以黏附为主。当摩擦副表面非常粗糙时,摩擦系数较大。然而非常平滑的表面可能摩擦系数更大,这是因为真实接触面积增大,表面间的分子作用加强。一般说来,摩擦副存在一最佳粗糙度区间,在这一间内,所产生的摩擦系数最小。3.温度两方面进行分析一方面金属摩擦副随温度升高,可焊性增大,强度降低,导致真实接触面积增大,黏附程度增加,从而使摩擦系数增大;另一方面随着温度升高,表面发生氧化的程度增加,形成表面氧化膜

6、的可能性增大,这有可能导致摩擦系数下降。因此金属摩擦副在一定温度下的摩擦特性将取决于金属在该温度下的强度、可焊性及所形成的表面膜。4.速度当摩擦表面的相对滑动速度发生变化时,表面微凸体的变形速度、变形程度和表面温度都将发生受化,从而导致摩擦系数发生变化。因此,速度对摩擦系数的影响,受多种因素制约,往往需要针对具体的摩擦副,通过试验确定。5.表面膜摩擦副接触表面膜一般由氧化膜、吸附膜和其他污染薄膜等组成,其存在会极大地影响摩擦副的摩擦特性。如在干摩擦表面加入润滑油后会使摩擦系数显著降低。当摩擦副材料表面存在表面膜时,由于摩擦主要发生在表面膜之间,同时一般情况下表面膜的剪切强度小于

7、本体材料的剪切强度,因此摩擦系数较小。生产中常常在摩擦副材料表面涂覆一层软金属(如铟、镉、铅等)或表面膜(如硫化膜、氧化膜、磷化膜等)以降低摩擦系数,减少材料的摩擦与磨损。表面膜的厚度对摩擦系数有显著影响,通常存在者一个最佳的膜厚范围,太薄或太厚都会使摩擦增大。2.1.2磨损基本知识磨损定义:由于机械作用,有时伴有化学或电的作用物体工作表面材料作相对运动过程中不断损耗的现象。大多数材料配副的摩擦系数介于0.1~1.0之间,而其磨损率却相差很多数量级。按磨损机理分四大类:磨料磨损,冲蚀磨损,粘

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