文档介绍：第七章 粘着磨损
⒈定义:
实际上是相互接触表面上的微凸体不断地形成粘着接点和接点断裂而导致摩擦表面破坏并形成磨屑的过程。
最常见的磨损形式,如一固体材料在另一固体材料表面上滑动或压入其表面后被拉开时。
以小颗粒状形式、存在粘附和反粘附现象
§1 粘着磨损的特点与分类
举例:
1、真空中洁净的硬钢压在黄铜块上后分开,用高倍显微镜观察,明显看到分散的黄铜粒嵌在钢表面。
2、黄铜圆销在旋转的钢制圆盘上滑动,可看到钢盘表面被涂抹上一层黄铜。如果用显微镜观察可看到分散的转移特性。
3、巴克莱用单晶体碳化硅与各种金属相摩擦,第一组球形碳化硅滑块在金属平面滑动;
第二组球形金属滑块在碳化硅平面滑动。
⑴轻微磨损
⑵涂抹
⑶擦伤(胶合或咬合)
⑷撕脱(或咬焊)
⑸咬死
2. 根据摩擦表面的破坏程度,常把粘着磨损区分为5类:
§3 粘着机理
两洁净金属表面相互接触会形成强的金属接点;
当表面粗糙的两固体,在法向压力作用下相互接触时,一小部分微凸体的顶峰受到很大压应力,当达到了流动压力时,就发生塑性变形。
当表面洁净时,两固体表面的粒子随着距离的缩短,将先后出现物理和化学键,当两表面上有成片的粒子相结合,就形成凸体桥,即接点。
齐曼 Ziman 胶体模型:
金属中的自由电子云类似于粘结液,能够把金属表面上靠得很近的正离子结合起来,形成金属键,粘着强度基本决定于界面上的电子密度。
如果两固体的内聚功不同,而粘着功的大小又介于两者之间,则断裂将发生在内聚功较小的固体内。
影响固体间的粘着的两个主要因素:
一个是表面上的氧化膜或其他污染膜;
往往会被表面变形,特别是剪切应力所破坏,显露出新鲜表面而被粘着;
另一个是弹性应力恢复效应。
接触区接点在形成过程中被强烈的加工硬化,当载荷卸除后,界面发生弹性变形,此时周边的连接桥处于拉应力状态,由于延性不足而被拉断,所以只有一部分接点被保留下来;
对于大多数金属(即使完全净化的表面), 由于弹性应力恢复效应,在卸除法向载荷之后,粘着面积比预计的值小的解决措施?
可在卸载前通过接点退火,使加工硬化后微凸体桥的延性增加,获得很大的法向粘着。
当法向载荷存在时,对试样施加切向应力,由于法向和切向应力复合的结果,使接触面积增大,粘着点增大。
结晶表面间的结晶位向影响粘着:
具有完全配合的位向,很容易发生粘着;位向失配时,必须提供能量才能使界面形成强固粘着;
能量可以是热量或塑性变形功;(如:低温比高温需要更多的塑变才能形成界面间强固粘着。)
金属晶体结构(如密排面、滑移方向)影响界面上塑性变形,所以对粘着也有很大影响。
一般滑移系增加,滑移概率增加,开始易滑移,位错形成位错接点后阻碍滑移,易焊合,微凸体加工硬化后难断开,使粘着增大。
材料间的溶解度和互溶性影响粘着:
38种金属对钢在真空中实验:溶解度极小或者和铁组成金属化合物的材料不易粘着;
原因:接点的形成和生长与在原子范畴内发生扩散有关。虽然时间较短,但微凸体接触瞬间,温度很高,使接点能够生长。
上述理论也适用于非金属材料间及非金属材料与金属间的粘着作用: