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本章小結(jié)本章通過對A00鋁、%%Mn復(fù)合材料的室溫下濕磨蝕滑動磨損率、摩擦系數(shù)及磨損形貌的對比研究分析，同時相對于干磨的情況對比分析，得到以下主要的結(jié)論：（1）%Mn復(fù)合材料在室溫濕磨蝕下的摩擦系數(shù)和磨損率也是三種材料中最低的，表明在室溫濕磨蝕下這種復(fù)合材料還具有良好的耐磨性能和抗腐蝕性能。總的來說，三種試樣由于實驗條件的變化情況下，磨損程度和磨損機制也發(fā)生了變化。（a）A00試樣 純鋁（b）1試樣 合金（c）2試樣 復(fù)合材料圖59 濕磨態(tài)下，三種材料在110N載荷下摩擦42min 后的摩擦表面形貌 干濕條件下材料磨損面形貌及磨損機制的區(qū)別及分析 干磨110N 濕磨110N 干磨140N 濕磨140N圖510 干磨、濕磨蝕下，2（復(fù)合材料）在各載荷下的摩擦42min后的磨損面形貌從圖510中可以看出來，干磨和濕磨蝕在相同載荷下的磨損表面形貌有很大的區(qū)別：2試樣（復(fù)合材料）在干磨情況時，摩擦表面在較低載荷下主要存在磨痕和一些凹坑，以顆粒磨損機制為主；隨著載荷的增加，摩擦表面的破壞越來越嚴重，凹坑面積越來越大，更加深，顆粒磨損和剝層磨損的同時存在；在濕磨蝕的情況下，在各載荷下復(fù)合材料摩擦表面主要存在很多的磨痕，只是隨著載荷的增加磨痕加深，不存在凹坑，一直以顆粒磨損機制為主。（a）A00試樣 純鋁（b）1試樣 合金（c）2試樣 復(fù)合材料圖58 濕磨態(tài)下，三種材料在50N載荷下摩擦42min 后的摩擦表面形貌從圖59中可以看出：在較高載荷（110N）下，三種試樣磨損表面磨損程度變得相對嚴重：A00試樣（純鋁）摩損表面的塑性變形更加的嚴重，切削磨痕更加的多和深，如圖57（a）所示；1試樣（合金）磨損表面局部區(qū)域片層狀剝落跡象，如圖59（b）所示；2試樣（復(fù)合材料）磨損表面還是存在切削磨痕，但是還保持相對的平整，這表明，三種材料在濕磨蝕下隨著載荷的增加，摩擦對材料的破壞程度也在增加，但是在三種材料中2試樣（復(fù)合材料）表現(xiàn)良好的耐磨性能。在較低載荷下時，由于原有加入的顆粒起到了磨粒的作用，比干磨磨損帶來的顆粒多，所以帶顆粒磨蝕液的摩擦系數(shù)要大于干磨，而當摩擦面間可以形成“機械混合層”，相對的保護了基體，降低了摩擦系數(shù)；隨著載荷增加，“機械混合層”的破壞，原有磨粒的加入，摩擦系數(shù)變的不穩(wěn)定。在干磨時，由于摩擦使得溫度升高亞表面軟化，磨屑被擊碎，基體磨屑會對相對較軟的表面產(chǎn)生犁削作用，導(dǎo)致磨粒磨損。 干濕環(huán)境對材料摩擦系數(shù)的影響及研究根據(jù)2試樣（%Mn復(fù)合材料）在干磨和濕磨蝕的兩種條件及相同載荷下的摩擦系數(shù)隨著摩擦?xí)r間的變化數(shù)據(jù)，制成變化曲線相對比研究： (a) 50N （b）80N(b) 110N (d） 140N圖57 復(fù)合材料在相應(yīng)條件下的摩擦系數(shù)隨時間的變化曲線從上圖中可以看出：在各載荷下，帶顆粒磨蝕液的摩擦系數(shù)均比干磨的高，同時帶顆粒磨蝕液的質(zhì)量磨損率要比干磨的大，這說明摩擦系數(shù)和磨損率有一定的相應(yīng)關(guān)系。圖56 AlMn合金（1）及其復(fù)合材料（2）在110N下濕磨蝕磨摩擦系數(shù)與摩擦?xí)r間的變化曲線隨著載荷增加到110N，1試樣（鋁錳合金）在濕磨下的摩擦系數(shù)隨時間變化曲線的不穩(wěn)定性，同時2試樣（復(fù)合材料）變化曲線還保持著穩(wěn)定。 載荷、摩擦?xí)r間對材料濕磨蝕摩擦系數(shù)的影響及研究圖54 AlMn合金（1）及其復(fù)合材料（2）在50N、80N、110N、140N下濕磨蝕磨摩擦系數(shù)與載荷的變化曲線從圖54中可以看出：1試樣（鋁錳合金）和2試樣（復(fù)合材料）在濕磨下的摩擦系數(shù)隨著載荷的變化曲線和干磨的情況相差不大，隨著載荷的增加，兩種材料的摩擦系數(shù)都是一定程度的增加，同樣2試樣（復(fù)合材料）在各載荷下都低于1試樣，隨載荷的增幅也沒有1試樣的增幅那么大，%Mn復(fù)合材料在濕磨下也表現(xiàn)良好的耐磨性能。 干濕環(huán)境對材料磨損率的影響及研究根據(jù)三種材料干磨和濕磨蝕的質(zhì)量磨損率相對比制成圖：(a)純鋁 （b）合金(c)復(fù)合材料圖53 在干磨和濕磨蝕下，三種材料的質(zhì)量磨損率隨著載荷的變化曲線不管是干磨還是濕磨蝕，三種材料的質(zhì)量磨損率都是隨著載荷的增加而增加，從圖5（a）中可以看出：純鋁濕磨磨蝕的質(zhì)量磨損率在各載荷下都大于干磨的質(zhì)量磨損率：在載荷50N下，A00試樣（純鋁）(g/m)、(g/m)，二者間相差的也不是很大，隨載荷增加到140N時，A00試樣（純鋁）(g/m)、(g/m)，濕磨下的質(zhì)量磨損率直接是干磨下的兩倍。在變化曲線的增幅上，2試樣（復(fù)合材料）明顯是最小的，各載荷下的磨蝕率也是最低的，其次是1試樣（合金）。 實驗結(jié)果與分析 載荷對材料濕磨蝕磨損率的影響及研究表51 濕磨下純鋁、AlMn合金（1）及其復(fù)合材料（2）質(zhì)量磨損率數(shù)據(jù)載荷(N) 編號20 50 80 110 140質(zhì)量磨蝕率（g/m）0 1 2 圖52 A00試樣、1試樣及2試樣在濕磨摩擦42min后的質(zhì)量磨蝕率隨載荷的變化曲線相對于材料的干滑動摩擦，濕磨是材料在磨蝕液內(nèi)腐蝕作用和滑動摩擦作用下的雙重作用，并且磨蝕液中含有顆粒。上述一系列原料充分的混合制成帶磨粒高礦化水溶液。Mg型，[55]，具體的離子成分如表1。Cl Na（3）純鋁在各載荷下的磨損機制主要是粘著磨損，隨著載荷的增加粘著磨損加??；%%Mn復(fù)合材料在較低載荷下都是以顆粒磨損機制為主，隨著載荷的增加，%Mn合金磨損機制變成嚴重的剝層磨損，%Mn復(fù)合材料只是輕度的剝層磨損，還是為顆粒磨損機制為主。（2）A00鋁、%Mn合金、%Mn復(fù)合材料在室溫干磨下的摩擦磨損性能與載荷、時間等試驗因數(shù)有著重要聯(lián)系。（2）硬質(zhì)鋁錳間化合物和Al2O3顆粒起到了承受載荷作用，避免了基體與對磨偶件的接觸摩擦，保護了基體。合金在到達臨界載荷以后，摩擦熱增加，摩擦表面的溫度升高，基體表面軟化加劇，其亞表面就會容易剝離，磨損機制變?yōu)閲乐氐膭儗幽p機制，磨損率和摩擦系數(shù)都會變的很大，%Mn基復(fù)合材料的臨界載荷要大的多，有效的推遲了向嚴重磨損機制的轉(zhuǎn)變，%Mn基復(fù)合材料中錳元素和Al2O3顆粒的加入在一定程度上降低復(fù)合材料的磨損率，即使是在較高載荷下也表現(xiàn)良好的耐磨性。由于滑動摩擦產(chǎn)生的熱量不能及時的走，局部升溫，造成接觸面上的材料表面的軟化，塑性流動跡象明顯；隨著載荷的提高，摩擦熱更多，純鋁在對偶件的粘著程度更加，粘著現(xiàn)象更加的嚴重，如圖3（a）、4（a）可以看出。而復(fù)合材料由于還有Al2O3顆粒的存在，增加摩擦面上硬質(zhì)增強相的密集度， 再說Al2O3顆粒在硬度上遠好于鋁錳間化合物，并且在組織中也更加細小，組織間結(jié)合也更好，能夠很大程度上分享承受的載荷，減緩了應(yīng)力集中，減輕了亞表層塑性變形程度，也出現(xiàn)輕度的剝層磨損，但是磨損機制還是以磨粒磨損為主，所以Al2O3顆粒的加入起到了改善復(fù)合材料耐磨性及推遲復(fù)合材料向嚴重磨損轉(zhuǎn)變的作用。這主要是由于：隨著載荷的增加，合金中鋁錳間化合物承受載荷也加大，周圍應(yīng)力更加集中，同時摩擦閃熱軟化了鋁基材料，硬質(zhì)鋁錳間化合物容易被剝落，同時其亞表面也容易剝離，并形成剝層磨損。隨著載荷的增加，合金和復(fù)合材料的抗磨性能正在逐漸的下降，這是由于合金和復(fù)合材料中硬質(zhì)相對基體的保護作用隨著載荷的增加也在下降，1（鋁錳合金）和2試樣（復(fù)合材料）主要磨損機制以磨粒磨損為主。這一過程主要是以磨粒磨損機制為主。 材料干磨時磨損面形貌及磨損機理分析從圖2（a）可以看出，A00試樣在80N載荷下經(jīng)歷了42min的滑動摩擦以后，磨損面存在較多的犁溝和表層材料脫落留下的大面積凹坑，說明在磨損過程中，純鋁試樣接觸點處于塑性流動狀態(tài)，同時摩擦產(chǎn)生的閃熱，使純鋁和磨輪材料產(chǎn)生粘著，試驗結(jié)束后可以通過肉眼觀察對磨偶件表面覆蓋一層鋁，說明這一過程以粘著磨損為主要磨損機制；從圖2（b、c）可以看出，1試樣（鋁錳合金）和2試樣（復(fù)合材料）在80N載荷下經(jīng)歷42min后的磨損面也都存在一些犁溝和凹坑c，但是磨損表面較為光滑，犁溝較淺，凹坑比較少，可以觀察到輕微的塑性變形流動跡象，這說明了合金和復(fù)合材料的磨損性能都優(yōu)于純鋁。2試樣(復(fù)合材料)同樣也變的不穩(wěn)定，但是曲線變化沒有像合金那樣的不平穩(wěn)，Al2O3顆粒的加入明顯的提高了臨界載荷。圖46 AlMn合金（1）及其復(fù)合材料（2）在140N載荷下干磨摩擦系數(shù)與摩擦?xí)r間的變化曲線隨著載荷增加到140N，兩種材料摩擦系數(shù)隨時間變化曲線的不穩(wěn)定性，1試樣（鋁錳合金）變化曲線不穩(wěn)定最為明顯。圖45 AlMn合金（1）及其復(fù)合材料（2）在110N載荷下干磨摩擦系數(shù)與摩擦?xí)r間的變化曲線在110N載荷下，隨著摩擦?xí)r間推移，像80N載荷時兩種材料的摩擦系數(shù)也是先慢慢的下降，但是下降到一定值后又慢慢的上升。圖44 AlMn合金（1）及其復(fù)合材料（2）在80N載荷下干磨摩擦系數(shù)與摩擦?xí)r間的變化曲線在80N載荷下，隨著摩擦?xí)r間推移，兩種材料的摩擦系數(shù)比較接近，而且都是慢慢的下降到某一穩(wěn)態(tài)值，以后變化的都很少，保持比較的平穩(wěn)，此時說明了在較低的載荷下，兩種材料進入穩(wěn)定磨損階段。根據(jù)庫侖摩擦定律，材料的摩擦系數(shù)與載荷的大小無關(guān)。這說明隨著載荷的增加，在80N以后，合金的磨損機制發(fā)生了變化使其質(zhì)量磨損率明顯上升；而復(fù)合材料表現(xiàn)優(yōu)異的耐磨性能，Al2O3顆粒的加入，不但降低了復(fù)合材料的磨損率，提高耐磨性，同時也推遲了高載荷條件下嚴重磨損的發(fā)生，有效地改善了復(fù)合材料在較高載荷下的耐磨性。載荷在20N50N之間的時候，三種材料的質(zhì)量磨損率相差的不大，而載