干摩擦及润滑条件下Si_3N_4／45号钢摩擦副的摩擦学性能

摘要

在销盘试验机上对Ｓｉ３Ｎ４／钢摩擦副的摩擦磨损性能进行了研究。选用的速度及载荷变化范围分别为０．８～３．２ｍ／ｓ和５８．８～２３５．２Ｎ。在干摩擦和水润滑条件下，摩擦系数和陶瓷磨损率随速度、载荷均有不同程度的增大，但用油润滑时，较高速度下，Ｓｉ３Ｎ４磨损率略有减小。较低速度下（＜１．６ｍ／ｓ）水对Ｓｉ３Ｎ４／钢摩擦副的摩擦性能无明显改善，速度大于１．６ｍ／ｓ时，水使Ｓｉ３Ｎ４／钢摩擦副摩擦系数降低。同干摩擦相比，水的润滑作用减小了Ｓｉ３Ｎ４的磨损率。润滑油对Ｓｉ３Ｎ４／钢摩擦副的摩擦和磨损性能的改善均很显著。表面分析结果表明，Ｓｉ３Ｎ４／钢摩擦副中Ｓｉ３Ｎ４的磨损主要由粘着和微断裂引起，摩擦面温度升高会加速元素的扩散，从而加剧粘着磨损。高载荷下微断裂磨损也十分严重。对水润滑条件下的Ｓｉ３Ｎ４磨损表面进行Ｘ射线衍射分析发现有ＦｅＳｉＯ３，ＦｅＯ等摩擦化学产物生成。这些摩擦化学产物对抑制摩擦面粘着。