干摩擦条件下FE基涂层自相似表面形貌及其摩擦系数关系研究

摘要

在微观尺度上,材料表面几何形貌对其摩擦系数产生什么样的影响,目前还没有统一的定论.这主要是因为,一方面相对运动表面的摩擦力受到材料属性、温度、载荷、速度等多种因素的综合影响;另一方面,材料表面的不规则与复杂的形貌难以用传统的二维粗糙度参数进行全面的描述.本文利用了材料表面天然的自相似特性,采用分形维数对超音速喷涂Fe基涂层的微观形貌进行定量表征,并将表征结果与轮廓算术平均差Ra进行比较,结果表明,分形维数随着Ra的增加而不断增大,但相对于Ra而言,分形维数表征的误差更小.随后,采用UMT-3多功能摩擦磨损试验机在低载荷、低速度、室温的条件下考察涂层的摩擦学性能,并研究了涂层表面微观形貌的分形维数与其摩擦系数之间的关系,发现二者线性相关,且近似满足式:μ=1.678D-3.148.在微观尺度上,材料表面几何形貌对其摩擦系数产生什么样的影响,目前还没有统一的定论.这主要是因为,一方面相对运动表面的摩擦力受到材料属性、温度、载荷、速度等多种因素的综合影响;另一方面,材料表面的不规则与复杂的形貌难以用传统的二维粗糙度参数进行全面的描述.本文利用了材料表面天然的自相似特性,采用分形维数对超音速喷涂Fe基涂层的微观形貌进行定量表征,并将表征结果与轮廓算术平均差Ra进行比较,结果表明,分形维数随着Ra的增加而不断增大,但相对于Ra而言,分形维数表征的误差更小.随后,采用UMT-3多功能摩擦磨损试验机在低载荷、低速度、室温的条件下考察涂层的摩擦学性能,并研究了涂层表面微观形貌的分形维数与其摩擦系数之间的关系,发现二者线性相关,且近似满足式:μ=1.678D-3.148.