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摩擦學是研究摩擦表面或界面行為、損傷與控制的技術學科。
材料摩擦學性能通常是指摩擦磨損性能。上海泛標認為摩擦是摩擦副表面在相互滑動中發(fā)生能量轉換,并產生能量損耗的過程;而磨損則是由摩擦副之間力學、物理、化學作用造成的表面損傷和材料剝落。摩擦與磨損密切相關,但并不存在確定的量化關系。
由于摩擦磨損現象廣泛地存在于各類機械裝備造成巨大的經濟損失,因此受到人們極大的關注。
磨損的主要特征有:
(1) 磨損過程中材料剝落過程是發(fā)生在摩擦表面間接觸微區(qū)內的動態(tài)過程,產生劇烈的力學作用,并伴隨物理化學變化,因此難以直接觀測磨屑形成過程。雖然在20世紀60年代,諸如電子顯微鏡、能譜儀等一大批表面微觀分析儀器相繼商品化,廣泛用于表面微觀形貌以及表面層結構和組成分析,推動了磨損機制研究的深入發(fā)展,然而,這些儀器只能應用于磨損前和磨損后的靜態(tài)觀察和對比,無法實現磨損過程的在線檢測。
(2) 材料的摩擦磨損性能與其他力學性能不同,它不是材料的固有特性,而是材料在實際摩擦學系統(tǒng)中表現出來的綜合性能。換言之,材料的摩擦磨損性能與其所處的條件,包括接觸形態(tài)、環(huán)境狀況、運行工況等密切相關,是材料在所處條件下特定的性能。因此,材料摩擦磨損性能對所處條件具有強烈的依賴性。
(3) 與材料其他機械損傷相類似,磨損也主要源于力學作用下的材料強度劣化,然而磨損是特殊的力學問題。其特殊性表現為:外部施加給材料的力學作用是變化的,而且材料承受力學作用的體積和性能也是變化的[3]。因此,磨損過程是時變性很強的隨機過程,該過程同時又與環(huán)境因素密切相關。
(4) 現實的磨損總是多種機制共存,而且是交互作用的過程,因此磨損所表現出的外部特征錯綜復雜。
根據當今的摩擦學原理,按照表面作用、表面層變化和破壞形式等3個方面的情況通常可將磨損分為4種典型類型,即磨粒磨損、疲勞磨損、粘著磨損和腐蝕磨損。針對各類磨損可以將材料磨損損傷機制歸納為切削(犁溝)機制、粘著機制和疲勞機制等3種典型機制。