蒸馏水润滑下Si_3N_4－灰铸铁摩擦面上表面膜组成的分析及其形成机理初探

摘要

为考查表面膜的形成过程，在环块磨损试验机上对Ｓｉ３Ｎ４灰铸铁对偶进行不同摩擦路程的磨损试验，在ＳＥＭ下观察灰铸铁试样的摩擦面。用ＡＥＳ，ＸＰＳ，ＦＴＩＲ和ＸＲＤ分析了表面膜的成分、组成与结构，并对其形成机理进行了初步探讨。结果表明，Ｓｉ３Ｎ４在水润滑下，摩擦面上发生了氧化和水解反应；而当Ｓｉ３Ｎ４与灰铸铁配对时，由于石墨对Ｓｉ３Ｎ４氧化和水解产物的吸附，致使摩擦面形成具有一定厚度和面积的含石墨和硅胶的表面膜，表面膜的形成保护了陶瓷和铸铁摩擦面，使其变得很光滑，以致摩擦系数降至０．０２，并使系统磨损率几乎接近于零；当Ｓｉ３Ｎ４与碳钢配对时，由于碳钢没有能力富集Ｓｉ３Ｎ４的氧化和水解产物，故摩擦面不能形成有效的表面膜，所以摩擦系数仍然较高。