油润滑下WSi_2MoSi_2复合材料的摩擦学性能

　　湘潭矿业学院学报油润滑下WSi2/MSi2复合材料的摩擦学性能张厚安，陈平，唐果宁（湖南科技大学材料表面工程研究所，湖南湘潭411201）显微镜分析了其磨损机理。结果表明：油润滑可明显改善WSi2/MoSi2复合材料的摩擦学性能，在80- 120N时材料具有较好的摩擦磨损综合性能；在油润滑下，WSia/MoSi2复合材料的磨损机理表现为点蚀磨损和磨粒磨损，偶件45钢的损失主要归因于磨粒的切削作用。，参13.样MoSi2基复合材料以200r/min速度（线速度：速度：24. 87m/min）转动。每隔一定行程测定试样质量（精度为0.1mg），质量损失与行程之间的比值作为磨损率根据摩檫力矩值计算出摩檫系数。采用KYKY2800型扫描电镜（SEM）对试样磨损表面进行观察和分析。

　　2结果与分析摩擦磨损性能示出了干摩擦和油润滑两种状态，WSi2/MoSi2复合材料-45钢副的摩擦系数随负荷的变化情况。可知，负荷增大，摩擦系数呈相似的下降趋势；采用油润滑，摩擦系数值比干摩擦时平均降低20%.比较了2种润滑状态下，摩擦力矩与路程间的关系。从可见，干摩擦时摩擦力矩在较高值处小幅度波动变化；而油润滑时摩擦力矩在开始阶段下降较快，摩擦行程超过18km后，其值趋于稳定。上述现象的产生可归因于摩擦副接触状态的变化：干摩擦时表面直接接触，摩擦力主要来自于微凸体间的相互作用、微观滑移或粘附效应等，摩擦系数较高；而油润滑时由于采用滴油方式，摩擦表面的凸起部分处于直接接触或边界润滑状态，下凹部分处于流体润滑状态，即形成了由流体膜、边界膜和直接接触3种共存的混合润滑形式，开始磨合阶段，微凸体频繁接触，摩擦力矩较大，随着行程的延长，表面逐渐光滑，边界膜与流体膜承担大部分摩擦力，摩擦力矩降低，最后趋于稳定，因而摩擦系数比干摩擦时明显降低。

　　金属间化合物MoSi2兼具金属和陶瓷双重特性，其摩擦学性能的研究具有重要的理论价值和实际意义。Hawk等5和Pan等W分析了Nb/MoSi2复合材料和SiC/MoSi2复合材料的磨粒磨损性能，发现添加Nb和SiC后，材料的磨粒磨损率明显降低。作者等在WSi2/MoSi2复合材料干摩擦磨损性能的研究中，也观察到类似结果：在50-145N范围内WSi2/ MoSi2复合材料比MoSi2材料具有更好的抗磨性。作者则主要考察在油润滑条件下WSi2/MoSi2复合材料的摩擦学性能，并探讨其磨损失效机理。

　　1.很明显，负荷越大，材料的磨损率越低，抗磨性越高；与干摩擦相比，油润滑时材料的磨损率较小，且随负荷增大，磨损率下降幅度增大。综合和可知，采用油润滑，可明显改善了WSi2/MoSi2复合材料的摩擦学性能本为WSi2/MSi2复合材料在50、80、120N时的磨损表面形貌SEM照片。从（a）可见，负荷为50N时，WSi2/MoSi2复合材料表面粗糙，存在深浅不一的痘斑状点蚀坑；负荷增大，表面变得较光滑（（b）），除存在点蚀坑外，还可见明显的擦伤痕迹和附着颗粒（（c））。点蚀磨损的发生主要来源于以下原因：（1）WSi2/MoSi2复合材料的断裂韧性仅为5.68MPa、1/2，仍属脆性材料范畴71；（2）本为偶件45钢的磨损表面形貌。从图可见，油润滑下偶件45钢的损失除在摩擦过程中因塑性变形而断裂失效外，主要是磨粒的切削作用，导致偶件45钢的磨损率远大于干摩擦时的磨损率（如）。赵兴中等112在研究TiC（N）-Al23陶瓷油润滑下的磨损性能时也发现类似现象。据Sasada等113研究表明，磨屑的形成实际上是经过一种“元素传递”的过程。

　　干摩擦时从表面脱落的新磨屑随着摩擦的进行发生运动，由于表面能较高及摩擦作用，这些分散的磨屑很容易结合、积聚、长大，最后形成较大的游离磨屑而离开摩擦面；而在油润滑条件下，脱落的磨屑会很快吸附一些油分子，致使其表面能降低，摩擦面的表面能也会降低，从而使磨屑再粘附到母体和偶件上的可能性减小，减弱了粘着程度；但利于硬的WSi2/MSi2复合材料的磨屑混合于油中，随着摩擦运动进入接触面充当磨粒，形成三体磨损，必将增大硬度较低的45钢材料的磨损率。从可以看出，负荷增大，材料表面切削形貌愈明显，磨粒磨损作用愈强，因而45钢材料的磨损率油润滑可明显改善WSi2/MoSi2复合材料的摩擦学性能，80~ 120N时材料具有较好的摩擦磨损综合性能。

　　油润滑时，WSi2/MSi2复合材料的磨损机理表现为点蚀磨损和磨粒磨损，偶件45钢的损失主要归因于磨粒的切削作用。