材料性能学课件：材料的摩擦磨损-

材料性能学PropertiesofMaterials材料的磨损Wearofmaterials

8.1金属材料的磨损性能WearpropetiesofMetals8.2陶瓷材料的磨损性能WearpropetiesofCeramics8.3高分子材料的磨损性能WearpropetiesofPolymers8.4磨损试验方法

weartestmethods人类与摩擦生活中的摩擦古典摩擦定律（阿蒙顿-库伦）1.摩擦力与法向载荷成正比;

（法向载荷较小时）2.摩擦因数与接触面积无关;(有一定屈服点的材料，如金属)；粘弹性材料的摩擦力与接触面积有关。3.摩擦因数与滑动速度无关;（金属--金属）4.静摩擦因数大于动摩擦因数。（不适用粘弹性材料）摩擦学英国教育科研部关于摩擦学教育和研究的报告（Jost报告）

1964年12月22日，当时的教育科研国务大臣Bowden勋爵邀请H.PeterJost先生及润滑工程专家等，查明英国润滑教育的现状和工业需要。

Jost，国际摩擦学理事会InternationalTribologyCouncil，主席摩擦学1966年，Jost提出摩擦学Tribology定义：摩擦学是研究相对运动的相互作用表面及其有关理论和实践的科学技术。摩擦学包括摩擦、磨损和润滑等领域。1980年，中国译Tribology为“摩擦学”，1984年，美国接受以Tribology代替Lubrication的地位。世界上使用的能源大约有1/3～1/2消耗于摩擦。摩擦起因的学说1.机械啮合学说2.分子吸引理论3.分子—机械学说4.粘着学说5.机械—粘着—犁沟综合作用学说

………现代摩擦学问题航天器的固体润滑，航空发动机的摩擦磨损。现代摩擦学问题水轮机叶片的冲蚀，高速列车的接触疲劳。摩擦学的新兴研究领域碳摩擦学碳纳米管多层石墨烯纳米摩擦学空间摩擦学生物摩擦学（人体/动物仿生）涂层摩擦学

……..摩擦学涉及的学科领域摩擦副、压力、速度、介质等因素。计算机相关高校-实验室中南大学中南大学粉末冶金国家工程研究中心蝉联评估第一名湖南博云新材料股份有限公司（黄伯云，熊翔）中南大学粉末冶金研究院摩擦耐磨材料研究所清华大学清华大学摩擦学国家重点实验室中国科学院兰州化学物理研究所--固体润滑国家重点实验室合肥工业大学摩擦学研究所………相关协会--企业国际摩擦学理事会（InternationalTribologyCouncil，ITC）

总部-英国伦敦中国机械工程学会摩擦学分会

摩擦耐磨减摩材料与技术专业委员会

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中国摩擦材料网/Ch/main.asp中国摩擦密封材料网相关企业：中国摩擦密封材料协会会员单位石家庄泰明顿摩擦材料有限公司(中国太行机械工业有限公司,中德合资)泰明顿摩擦材料技术（上海）有限公司杭州泰明顿摩擦材料有限公司

泰明顿集团是排名世界第一的原装配套摩擦材料供应商.德国(Bremskerl)勃兰姆斯克摩擦材料有限公司勃兰姆斯特摩擦材料南通有限公司美国霍尼韦尔(HoneywellInternational)摩擦材料(广州)有限公司摩擦：摩擦的结果-→→→磨损摩擦做功表面层塑变（25%）----形变硬化、应力。摩擦热（75%）----磨损量↑，效率↓相对运动机件汽缸套的磨损滑动或滚动摩擦Slidingorrollingfriction磨损wear作用：有害：失效形式。工作效率下降，寿命降低，断裂破坏。有利：对材料进行磨削加工。掌握要求：一、填空1.按磨损的机理即摩擦面损伤和破坏形式，磨损一般分为

、

、

和

。2.滚动轴承在纯滚动的条件下常发生的磨损失效形式是

；一般齿轮摩擦副在滚动兼滑动的条件下常发生的磨损失效形式是

。

本章学习要点:磨损的机理(基本类型)???wearmechanism

粘着磨损、Adhesivewear磨粒磨损、Abrasivewear腐蚀磨损、CorrosiveWear

表面疲劳磨损surfacefatigue

wear

（麻点pittingcorrosion、接触疲劳ContactFatigue

）

磨损wear：摩擦作用下，物体表面机械、物理、化学作用，逐渐分离出磨屑，表面尺寸变化和不断损伤的过程。磨损是发生在材料表面的局部变形与断裂。Wearislocaldeformationandfractureoccurredinmaterialsurface.8.1金属材料的磨损性能

WearpropetiesofMetals8.1.1磨损过程WearprocessⅠ：磨合阶段-----氧化膜形成，表面应变硬化。Ⅱ：稳定磨损阶段-----服役阶段。

Ⅰ阶段跑合越好，此阶段磨损速率越低。Ⅲ：剧烈磨损阶段-----润滑膜破坏，间隙增大，振动加剧→失效。1.磨损机制：1957年Burwell粘着磨损、Adhesivewear磨粒磨损、Abrasivewear腐蚀磨损、CorrosiveWear

表面疲劳磨损surfacefatigue

wear

（麻点pittingcorrosion、接触疲劳ContactFatigue

）8.1.2磨损的基本类型（机理）Type(mechanism)ofwear

2.三类影响因素：摩擦偶件；外在机械作用（速度、比压P、摩擦类型）；介质（气、液、固）。磨损类型随工作条件而变化。8.1.2磨损的基本类型（机理）一、粘着磨损（咬合磨损）Adhesivewear粘着→剪断→脱落→再粘着的循环过程。②多为滑动摩擦：压力P大，相对v小，润滑差。（一）特点：①表面特征：大小不等的结疤。（一）特点：③剪断形式：粘着点强度低：沿接触面剪断，磨损量小，平滑。粘着点强度高---软材料（凹）→硬材料（凸）转移，W↑。④磨损量W=K·PL/3Hv

K----粘着磨损系数（取决于摩擦副材料、摩擦条件）a.异名材料、硬度差大的摩擦副？？→→K↓b.表面处理：

硫(磷)化、氮化处理P----接触压力；L—滑动距离，Hv---硬度；

P↓,L↓,Hv↑→W↓。

二、磨粒磨损（磨料磨损、研磨磨损）硬粒子对摩擦表面产生微切削\塑性变形\疲劳破坏\脆性断裂产生的磨损。两体磨粒磨损：锉削摩擦副一方表面坚硬微凸体三体磨粒磨损：抛光摩擦表面间有硬粒子：外界进入：抛光\沙\灰尘表面剥落：氧化物\等。Abrasivewear摩擦面擦伤、犁皱→沟槽特点：磨粒尖锐→→切痕长而浅（刀具切削）磨粒圆钝\塑性材料→→沟槽、堆积→裂纹、剥落；Abrasivewear磨粒磨损是普遍存在的一种磨损形式，在各种V\P

下都可发生。

矿山机械、农业机械中齿轮磨损、润滑油滤清不良等。

三、接触疲劳ContactFatigue

（点蚀、麻点磨损、表面疲劳磨损）滚动或滚动+滑动摩擦时，两表面在交变接触压应力长期作用下的一种表面疲劳损伤。局部区域出现小片、小块状剥落。

表面痘状、贝壳状、凹坑、麻坑。(一）宏观特征：轴承和齿轮常见的失效形式纯滚动（二）接触应力：线接触/点接触：正应力：表面处最大;切应力：距表面0.786b处最大。pure

rollingfriction对磨损的贡献？磨损是发生在材料表面的局部变形与断裂。切应力：距表面0.786b处最大。塑性变形滚动rolling+滑动sliding最大综合切应力移到材料表面→→表面产生接触疲劳裂纹滑动摩擦f越大，τ合越移向表面1．点蚀（麻点剥落）（三）接触疲劳破坏类型裂纹起源于表层（0.1~0.2mm深，小块剥落）易发生情况：滚动+滑动→齿轮设计表面接触应力小，滑动摩擦f大，μ>0.2；材料表面质量差→抗剪强度低。pockexfoliationPittingandspalling

2．浅层剥落裂纹起源于次表面（0.2~0.4mm深，0.5~0.7b）发生条件：纯滚动/f很小→滚动轴承设计；τmax在次表层0.786b处；塑变→位错塞积/空位→裂纹平行/倾斜表面分枝/扩展→盆状剥落。

3．深层剥落

裂纹起源于硬化层/心部交界处，切应力/抗切强度最大。易发生：表面热（化学）处理工件。8.2陶瓷材料的耐磨性耐磨性优良。对表面状态/气氛压力/温度极其敏感。陶瓷材料的摩擦磨损机理粘着磨损：摩擦副：陶瓷/陶瓷；金属/陶瓷磨粒磨损摩擦化学（高温氧化）磨损

⑴硬度：聚合物＜金属＜陶瓷，

柔性与弹性大→→抗划伤能力大。8.3聚合物材料的耐磨性

⑶聚合物/金属：粘着倾向小。

f=0.05~0.2

塑料/塑料的f更低，聚四氟乙烯/聚四氟乙烯的f最低。⑵抗磨粒磨损能力好：对磨粒适应性、就范性、埋嵌性好。挫刀锉削一块橡皮。

较好的减摩或耐磨材料聚四氟乙烯：最好耐蚀性能，最佳磨擦系数。（-180℃~+260℃）使用。密封材料，滑块、导轨、电绝缘零件。尼龙：耐磨性，轴承、齿轮。小结：磨损机理

wearmechanism粘着磨损、Adhesivewear磨粒磨损、Abrasivewear腐蚀磨损、C