织构角度对Sn-Al_(2)O_(3)/STS摩擦学性能与磨损机理的影响

摘要

该文采用有限元模拟分析方法并结合球-盘式摩擦磨损试验,以钨钢(TS)材料为研究对象,制备复合固体润滑剂Sn-Al_(2)O_(3)填充的鱼鳞状摩擦表面织构(STS),研究织构宽度与深度为0.6 mm时,表面织构角度参数(30°、45°、60°、75°与90°)对Sn-Al_(2)O_(3)/STS摩擦学性能的影响。模拟与试验结果表明,与TS相比,不同表面织构的Sn-Al_(2)O_(3)/STS的平均摩擦系数和磨损率均有所降低,且总体上随着织构角度的增大降幅也不断增大。在20 N、4 Hz的工况下,随着织构角度增加,织构边缘材料的变形程度也相应上升,导致固体润滑剂Sn-Al_(2)O_(3)逐渐从织构中挤出并迁移到摩擦表面,降低摩擦系数和磨损率。Sn-Al_(2)O_(3)/STS-90°织构边缘材料在应力的作用下变形较为严重,导致大量固体润滑剂Sn-Al_(2)O_(3)从织构中挤出并快速迁移到摩擦表面铺展形成润滑膜,提供出色的润滑作用,使得Sn-Al_(2)O_(3)/STS-90°织构边缘材料拥有最好的摩擦学性能,表现出最低的平均摩擦系数(0.13)和磨损率(1.21×10-13 m3N-1m-1),与TS相比分别降低约73.5%和85.5%。