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表面科学与技术讲义教案
表面科学与技术
第一章绪论
(1)表面技术的含义、应用
(2)表面技术的分类、技术内容与发展
本课程是材料化学专业的选修课,旨在扩展学生的知识面,使学生了解和掌握现代材料表面(处理)工程技术的基本理论、方法及研究进展;为将来从事相关研究开发的学生提供一个解决问题的思考点;训练和培养学生多角度思考和解决问题的习惯和能力,为将来从事科研、生产、设计等实际工作打下坚实基础。
课程主要内容
1绪论、表面与界面结构
2表面摩擦、磨损与表面腐蚀
3电镀、化学镀与化学转化膜
4表面涂敷与表面改性技术
5气相沉积技术
6表面微细加工技术
7表面复合处理技术
8表面分析与测试
(1)表面技术的含义、应用
表面技术是直接与各种表面现象或过程有关的,能为人类造福或被人们利用的技术。
表面工程是将材料的表面与基体一起作为一个系统进行设计,利用各种表面技术,使材料的表面获得材料本身没有而又希望具有的性能的系统工程。
(2)表面技术的分类、技术内容与发展
材料表面工程是一门新兴的边缘学科,它不但涉及到诸如:
表面物理学、表面化学、金属学、陶瓷学、高分子学、传热学、传质学等多个学科的理论,而且其本身也溶入了诸多学科的新技术。
表面工程以“表面”为研究核心,在多学科交叉的基础上,根据机件表面的失效机制,以应用各种表面工程技术为特色的一门学科。
表面加工技术:
对高硬、高强、高韧的表面层进行加工
1.1、什么是表面处理技术
通过特殊的技术处理手段或方法对材料表面施以特殊的功能镀/涂膜或改性层,达到材料表面改性或对失效部件进行修复,以使材料具有某种功能,满足特殊环境的应用和提高、延长材料的使用寿命。
表面工程技术的作用:
可赋予材料表面的主要性能
表面工程技术的意义:
第一,表面工程技术是保证产品质量的基础工艺技术。
可满足不同工况服役与装饰外观的要求,提高产品使用寿命、可靠性。
第二,表面工程技术是节能、节材的有效手段。
可减少腐蚀损失、磨损损失。
可修复局部损伤的机器零件。
第三,表面工程技术在制备新型材料方面具有特殊优势,可得到非晶态薄膜或特种性能涂层。
第四,表面工程技术是微电子技术发展的基础技术。
表面薄膜沉积技术和表面微细加工技术是微电子工业必不可少的基础。
1.2表面处理技术手段
覆盖层技术和无覆盖层表面改性技术两种途径提高材料抵御环境作用能力或赋予材料表面某种功能特性。
●覆盖层技术:
包括电镀、电刷镀、化学镀、阳极氧化、化学转化膜、涂装、粘结、堆焊、熔结、热喷涂、塑料粉涂覆、热浸镀、陶瓷涂覆、搪瓷涂覆、真空蒸镀、溅射镀、离子镀、化学气相沉积、分子束外延膜、离子束合成膜技术等。
●无覆盖层表面改性技术:
用机械、物理、化学等方法,改变材料表面的形貌、化学成分、相组成、微观结构、缺陷状态或应力状态。
主要有喷丸强化、表面热处理、化学热处理、等离子扩渗处理、激光表面处理、电子束表面处理、高密度太阳能表面处理、离子注入表面改性等。
1.3表面处理技术的分类
(1)从处理方法的特点上可分成两大类:
干法和湿法。
干法:
方法本身在形成膜层很少使用水或有机溶液。
其应用原理涉及物理、化学、机械及冶金基础知识。
主要有:
热喷涂、热浸镀、涂塑、搪瓷、化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)(包括真空蒸镀、溅射镀、离子镀、分子束外延、离子束合成膜技术等)、以及渗碳(氮)、喷丸、激光处理、离子注入等表面改性技术
湿法:
方法本身在形成膜层或处理过程中使用水或有机溶液。
其应用原理涉及物理化学、化学、电化学基础知识。
主要有:
电镀、化学镀、电刷镀、复合镀、涂料涂装、阳极氧化、微弧氧化、化学转化膜。
表面技术的分类
按学科特点将表面技术大致划分为三个方面:
1) 表面合金化:
包括喷焊、堆焊、离子注入、激光溶敷、热渗镀等。
2) 表面覆层与覆膜技术:
包括热喷涂、电镀、化学转化处理、化学镀、气相沉积、涂装、堆焊、金属染色、热浸镀等。
3) 表面组织转化技术:
包括激光、电子束热处理技术以及喷丸、辊压等表面加工硬化技术。
表面技术分类法
(3)按照作用原理,表面技术可以分为以下四种基本类型(Matton分类法):
1)原子沉积:
沉积物以原子、离子、分子和粒子集团等原子尺度的粒子形态在材料表面上形成覆盖层,如电镀、化学镀、物理气相沉积、化学气相沉积等。
2)颗粒沉积:
沉积物以宏观尺度的颗粒形态在材料表面上形成覆盖层,如热喷涂、搪瓷涂敷等。
3)整体覆盖:
4)表面改性:
用机械、物理、化学等方法,改变材料表面的形貌、化学成分、相组成、微观结构、缺陷状态或应力状态。
材料表面工程技术按工艺特点分:
电镀、化学镀、热渗镀、热喷涂、堆焊、化学转化膜、涂装、表面彩色、气相沉积、“三束”改性以及表面热处理、形变强化和衬里等13类
1.4表面工程技术的发展
古人:
渗碳淬火兵器、秦皇二号墓青铜剑
表面工程技术的发展
1949年尤利格教授在联合国“自然能源的利用与保护科学会议”上,报告了《腐蚀造成的巨大损失》。
据其统计,美国每年因腐蚀所造成的直接经济损失已达57亿美元。
这一数字在美国工业界引起了很大的震动。
1983年英国伯明翰大学沃福森表面工程研究所的建立
1985年国际学术刊物《表面工程》的发行
1993年中国机械工程学会建立了表面工程分会,秘书处设立于武汉材料保护研究所
1.5表面工程技术的应用
1改善和美化人们生活:
衣料,食品的储存包装,建材和房屋装修,汽车的美观、节油、低噪声,眼镜镜片,镀膜饰品,家用电器表面防护层
2保护、优化环境:
净化大气、净化水质、吸附杂质、活化功能、绿色能源
3结构材料:
表面防护、耐磨性、表面强化、表面装饰
4功能材料和元器件中的应用:
电学特性、磁学特性、光学特性、声学特性、热学特性、生物学特性、各种转换功能。
5再制造工程:
对废旧产品高技术修复、改造。
6开发新型材料:
金刚石膜、超导膜、纳米材料、亚稳态材料、复合材料及梯度功能材料。
1.6表面技术的应用(实例)
复印实质:
将不同形状黑白区,原封不动搬到另一张纸上
关键部件与材料:
硒鼓、碳粉、纸、原稿)
硒鼓的设计:
铝合金桶+Se薄膜
1.6表面技术的应用(实例3)
飞船或者洲际导弹的头部锥体和翼前沿:
由于具有几十倍的音速,并与大气层摩擦,即所谓气动加热,其温度高达4000~5000℃:
问题:
绝大多数的金属和合金不能承受如此高的温度。
解决问题的方法:
依靠各种形式的隔热涂层、防火涂层和烧蚀涂层。
隔热防火涂层是热导率低的氧化物:
氧化铝、氧化锆、氧化钍等。
烧蚀涂层:
有机材料加石英纤维、陶瓷纤维或碳纤维。
应用实例5
在太阳能的利用中,必须利用涂层来吸收太阳光谱中所有波段的能量。
如用电子束蒸镀的金属陶瓷层Co-Al2O3作为太阳能吸热器,使对太阳能的吸收率可达95%。
1.7表面工程技术的发展趋势
1传统表面工程技术的创新电弧喷涂发展为高速电弧喷涂。
粘结技术发展为高性能环保粘结、纳米粘结。
2复合表面工程技术的研究热喷涂和激光重熔的复合、热喷涂和电刷镀的复合、化学热处理和电镀的复合、多层薄膜技术复合。
3纳米表面工程材料表面纳米化、纳米结构化或功能化。
向涂层中加入特殊性能的纳米材料得到性能优异的涂层以及采用表面处理方法获得纳米材料。
4绿色再制造工程报废产品再制造可提升资源利用率,减少环境污染。
5研究开发新型功能涂层使零件和构件表面延缓腐蚀、减少磨损和延长疲劳寿命。
6自动化、智能化方向涂装线和涂装工艺保持室内清洁度,各工序间自动控制、流水作业,确保质量。
7追求环保零排放节能、节材、环保。
第2章固体表面的物理化学特征
主要内容
2.1固体表面的结构
2.2固体表面的吸附
2.3固体表面原子的扩散
2.1固体表面的结构
物质存在的某种状态或结构,通常称为某一相。
严格地说,相是系统中均匀的、与其他部分有界面分开的部分。
常见的界面
常见的界面有:
气-液界面,气-固界面,液-液界面,液-固界面,固-固界面。
固体材料的界面有三种:
(l)表面
固体表面的原子和内部原子所处的环境不同。
内部的任一个原子处于其它原子包围中,周围原子对它的作用力对称分布,因此它处于均匀立场中,总合力为零,即能量最低状态。
表面原子与气相(或液相)相接触,表面上方没有原子存在,出现“断键”,而气相分子对表面原子的作用力可忽略不计,因此表面原子处于不均匀力场之中,能量大大升高,高出的能量即为表面能。
固体的表面能
与液体相比:
1)固体的表面自由能中包含了弹性能。
表面张力在数值上不等于表面自由能;
2)固体的表面张力是各向异性的。
3)实际固体的表面绝大多数处于非平衡状态,决定固体表面形态的主要是形成固体表面时的条件以及它所经历的历史。
4)固体的表面自由能和表面张力的测定非常困难。
固体表面化学过程
•2007年度诺贝尔化学奖获得者德国科学家格哈德•埃特尔,以表彰他在“固体表面化学过程”研究中作出的贡献。
2.1.1固体材料与气体界面
1).理想表面
2).清洁表面
3).实际表面
2).清洁表面
理想表面——没有杂质的单晶,作为零级近似可将表面看作为一个理想表面。
从理论上看,它是结构完整的二维点阵平面。
⏹理想表面的前提条件:
Ø忽略了晶体内部周期性势场在晶体表面中断的影响;
Ø忽略了表面原子的热运动、热扩散和热缺陷等;
Ø忽略了外界对表面的物理化学作用等。
理想表面的特点:
理想表面作为半无限的晶体,体内原子的位置及其结构的周期性,与原来无限的晶体完全一样。
清洁表面——经过诸如离子轰击、高温脱附、超高真空中解理、蒸发薄膜、场效应蒸发、化学反应、分子束外延等特殊处理后,保持在10-6Pa-10-9Pa超高真空下外来沾污少到不能用一般表面分析方法探测的表面。
清洁表面的一般情况
依热力学的观点,表面附近的原子排列总是趋于能量最低的稳定状态,达到这种稳定态的方式有两种:
(1)自行调整,原子排列情况与材料内部明显不同。
(2)依靠表面成分偏析和表面对外来原子或分子的吸附以及两者的相互作用而趋向稳定态,因而使表面组分与材料内部不同。
清洁表面的结构和特点
TLK模型
单晶表面的TLK模型已被低能电子衍射(LEED)等表面分析结果所证实
3).实际表面
实际表面——暴露在未加控制的大气环境中的固体表面,或者经过一定加工处理(如切割、研磨、抛光、清洗等),保持在常温和常压(也可能在低真空或高温)下的表面。
(也称吸附表面)
实际表面结构
实验观测表明,固体实际表面是不规则而粗糙的,存在着无数台阶、裂缝和凹凸不平的峰谷。
这些不同的几何状态同样会对表面性质产生影响,其中最重要的是表面粗糙度和微裂纹。
实际表面的特点
1)表面粗糙度:
加工表面上具有的较小间距的峰和谷所组成的微观几何形状特性。
2)贝尔比层:
固体材料在切削加工后,在几个微米或者几十个微米的表层中可能发生组织结构的剧烈变化。
贝尔比层具有较高的耐磨性和耐蚀性。
固体材料经加工(如抛光)后在离表面约5nm的区域内,点阵发生强烈畸变,形成厚度约1-100nm的晶粒极微小的微晶层,亦称为贝尔比层(Beilby层) 它具有粘性液体膜似的非晶态外观,不仅能将表面覆盖得很平滑,而且能流入裂缝或划痕等表面不规则处。
在贝尔比层的下面为塑性流变(简称塑变)层,塑变程度与深度有关。
例如用600号SiC砂纸研磨黄铜时,其塑变层一般可达1-10μm。
3)残余应力:
固体材料在加工形变中外力所做的功,有一部分以畸变能形式储存于变形材料的内部。
固体材料在加工变形中外力所做的功,除大部分转化为热能外,还有大约小于10%的功以畸变能的形式储存在变形材料的内部。
储存能在变形材料中的具体表现即为残余应力。
材料在受载时,内应力将与外应力一起发生作用。
如果内应力方向和外应力相反,就会抵消一部分外应力;如果方向相同则互相叠加,起坏作用。
例题:
为什么机器上许多静止连接的接触表面(车床床头箱与床身结合面,过盈配合的轴与孔表面等),往往都要求较小的表面粗糙度,而有相对运动的表面又不能对粗糙度要求过小?
参考答案:
由于静止连接的接触表面的粗糙度影响接触刚度及配合性质,因此接触表面要求较小的表面粗糙度。
对有相对运动的表面,当表面很光滑时,由于润滑油被挤出,表面间分子亲和力大,产生“咬焊”作用。
表面间产生相对运动会加剧磨损,所以磨损不但有机械作用,而且有分子作用。
因此有相对运动的表面对粗糙度不能要求过小。
因而零件表面粗糙度存在一个最佳范围,它取决于使用要求,工作条件及零件材料等。
固体的表面结构
若是一般的固体表面,除了上述方式外,还通过吸附、表面偏析来降低表面能。
由于表面的特殊环境,其原子的活动能力远大于体内,形成点缺陷的激活能又小,故在表面上的热力学平衡的点缺陷浓度远大于体内,最常见的是吸附原子或偏析原子,以及原子空位。
晶体表面的另一种常见缺陷是位错。
位错只能中止于晶体表面或者晶界上。
因此,表面会发生因位错
2.2固体表面的吸附
吸附剂(adsorbent):
表面上发生吸附作用的固体。
吸附质(adsorbate):
被吸附的气体等物质。
吸附:
由于物理或化学的作用力场,某物质分子附着或结合在两相界面上的浓度与两相本体浓度不同的现象。
2.2.1吸附现象
1.固体表面上气体的吸附
固体表面的吸附可分为物理吸附和化学吸附两类。
物理吸附中固体表面与被吸附分子之间的力是范德华力。
在化学吸附中,吸附原子与固体表面之间的结合力和化合物中原子间形成化学键的力相似,比范德华力大得多,因此两类吸附所放出的热量也大小悬殊。
吸附热:
在吸附过程中的热效应称为吸附热。
物理吸附过程的热效应相当于气体凝聚热,很小;化学吸附过程的热效应相当于化学键能,比较大。
吸附热的取号:
吸附是放热过程,但是习惯把吸附热都取成正值。
吸附热:
吸附过程中所放出的热量成为吸附热,吸附热的大小可以衡量吸附的强弱程度,吸附热越大,吸附越强。
吸附是自发的,因此吸附过程中吉布斯自由能减少。
当气体分子被固体表面吸附后,气体分子从原来的三维空间运动变成固体表面的二维运动,有序性增加,混乱度降低,因此熵值减少。
根据热力学基本公式,焓变必定小于0,所以吸附通常都是放热过程。
(2)吸附键断裂与压力变化的关系
固体表面加热到相同温度时,被吸附物压力的变化,脱附物发生变化。
(3)表面不均匀性对表面键合力的影响
表面有阶梯和折皱等不均匀性存在,对表面化学键有明显的影响。
(4)其他吸附物对吸附质键合的影响
吸附物质的相互作用而引起。
固体表面对气体的吸附
Ø任何气体在其临界温度以下,都会被吸附于固体表面,即发生物理吸附。
Ø对同一固体表面常常既有物理吸附,也有化学吸附。
而且气体先进行物理吸附再发生化学吸附要比先解离在发生化学吸附容易得多。
Ø常见气体对大多数金属的吸附强度:
ØO2>C2H2>C2H4>CO>H2>CO2>N2
化学吸附速率决定于以下几个因素
1)气体分子对固体表面的碰撞频率;
2)必须碰撞在表面上空着的活性点上;
3)吸附活化能
2)固体表面对液体的吸附
Ø固体表面对液体分子同样有吸附作用。
Ø固体对液体的吸附也分为物理吸附和化学吸附。
Ø普通润滑油,在低速、低载荷运行情况下,极化了的长链结构的油分子,呈垂直方向与金属表面发生比较弱的分子引力结合,形成了物理吸附膜。
Ø物理吸附膜一般对温度很敏感。
温度提高后会引起吸附膜的解吸、重新排列甚至熔化。
Ø因此,作为润滑膜,物理吸附膜只能用于环境温度较低、低载荷低速度下的工况。
固体表面对液体吸附分类
2)固体表面对液体吸附的规律性和影响因素
1)使固体表面自由能降低得越多的物质,越容易被吸附
2)与固体表面极性相近的物质较易被吸附。
3)与固体表面有相同性质或与固体表面晶格大小适当的离子较易被吸附。
4)溶解度小或吸附后生成化合物的物质,较易被吸附
5)固体表面带电时,较易吸附反电性离子或易被极化的离子。
液体在固体表面上的润湿过程
液体在固体表面上的润湿过程可分为沾湿、浸湿和铺展三种情况。
沾湿:
将气-液界面与气-固界面转变为液-固界面的过程,如图。
浸湿:
指将气-固界面转变为液-固界面的过程,而液体表面在这个过程中没有变化。
铺展:
指当液-固界面在取代气-固界面的同时,气-液界面也扩大了同样的面积。
润湿作用
•润湿是指液体对固体表面浸润、附着的能力。
•能被水润湿的固体叫做亲水性固体。
•不能被水润湿的固体叫做憎水性固体。
•采用润湿角θ来描述润湿程度。
•润湿角:
固、液、气三相接触达到平衡时,从三相接触的公共点沿液、气界面所引切线与固、液界面的夹角。
•若润湿角大于90°,说明液体不能润湿固体,如汞在玻璃表面;
•若润湿角小于90°,液体能润湿固体,如水在洁净的玻璃表面。
润湿角示意图:
润湿理论的应用
润湿理论在各种工程技术尤其是表面工程技术中应用很广泛。
①在生产上可以通过改变三个相界面上的σ值来调整润湿角。
若加入一种使σL-G和σS-L减小的所谓表面活性物质,可使θ减小,润湿程度增大;
反之,若加入某种使σL-G和σS-L增大的表面惰性物质,可使θ增大,润湿程度降低。
②在表面重熔、表面合金化、表面覆层及涂装等技术中,都希望得到大的铺展系数。
为此,不仅要通过表面预处理使材料表面有合适的粗糙度,还要对覆层材料表面成分进行优化,使SL/S值尽量大,以得到均匀、平滑的表面。
对于那些润湿性差的材料表面,还必须增加中间过渡层。
在热喷涂、喷焊和激光熔覆工艺中广为应用的自熔合金,就是在常规合金成分的基础上,加上一定含量的硼、硅元素。
使材料的熔点大幅度降低,流动性增强,同时提高喷涂材料在高温液态下对基材的润湿能力而设计的。
•自熔合金的出现,使热喷涂和喷焊技术发生了质的飞跃。
• 利用润湿现象的另一个典型范例是下粘锅的表面“不粘”涂层。
•现代炊具多为金属制品,在使用过程中,和食用油、盐,酱、醋接触会在炊具底部粘上一层难以清洗的锅巴、油渍等物质,既不卫生,又不便于清洗。
在金属炊具表面涂一层不粘涂层能较好地解决这一问题。
不粘涂层的原理
•在金属(铝、钢铁等)锅表面先预制底层涂层后,在最表面上涂覆一层憎水性的高分子材料,如聚四氟乙烯(PTFE)等。
•由于水在该涂层表面不能润湿,在干燥后饭粒(如煮饭时)也不会与基体紧密粘附而形成锅巴,只要轻轻用饭铲一铲,即可清除粘附的饭粒。
•不粘涂层的原理还被人们用来防腐蚀。
在被保护的材料表面涂覆一层不粘涂层,可以防止材料表面有电解质溶液长期停留,从而避免形成腐蚀原电池。
2.2.4固体表面的反应
表面化合物
•氧化膜形成:
固体暴露在空气中,随着氧吸附发生了氧化反应,表面形成了氧化膜;或在高温下,表面形成了氧化物。
•金属表面的反应:
Ø气-固反应:
金属的大气腐蚀、气相沉积、钢的渗碳、钢的脱碳。
Ø液-固反应:
金属在溶液中溶解、各种液体介质化学热处理、电化学反应。
Ø固-固反应:
高温下石墨与钢直接接触发生渗碳反应。
Ø离子-固反应:
离子氮化,离子扩渗
END
第3章表面摩擦与磨损基础
主要内容
3.1表面摩擦的定义与分类
3.2表面磨损的定义、评定与分类
3.3提高材料耐磨性的途径
3.1摩擦的定义和分类
摩擦的后果:
阻力增加、温度升高、机械效率降低、零件表面磨损、运动幅表面形态改变、运动精度下降、振动噪音增加、缩短机械的使用寿命等。
世界上使用的能源大约有1/3~1/2消耗于摩擦。
摩擦的定义
摩擦:
相互接触的物体作相对运动时的受阻现象。
摩擦力:
摩擦产生的阻力
摩擦力 F=μN
式中,F为摩擦力(切向力);N为法向力(载荷);μ为摩擦系数。
材料或体系的耐磨性高低一般用摩擦系数来表征。
摩擦系数μ属于材料常数之一。
摩擦的分类
按摩擦附表面的润滑状况分类:
干摩擦、边界润滑摩擦、流体润滑摩擦和混合摩擦
干摩擦(无润滑摩擦):
两个滑动摩擦表面之间不加任何润滑剂,两表面直接接触。
干摩擦是有益还是有害?
在各种摩擦传动装置和制动器中的干摩擦是有益的;在各种滑动轴承中的干摩擦是有害的,必有大量的摩擦功损耗和严重的磨损。
在滑动轴承中则表现为强烈的升温,甚至把轴瓦烧毁。
所以,在滑动轴承中不允许出现干摩擦。
干摩擦的机理
“机械说” 表面微凸体的相互阻碍作用;
“分子说” 材料表面分子间的吸力作用;
“机械-分子说” 两种作用均有。
“粘附理论”(Bowden和Tabor50年代提出) :
要点:
实际接触面积Ar﹤﹤公称接触面积A0→局部压力很高→材料屈服→焊接→剪切→阻力产生。
粘附理论著名公式之一----摩擦系数(英J.Halling
粘附理论著名公式之一----摩擦系数
讨论:
1)如果想减小摩擦系数,可以在金属表面涂一层很薄的软材料膜。
这样,摩擦表面的抗屈服能力取决于金属基体,剪切则发生在软材料层。
2)一般界面间有(被污染的)表面膜:
剪切强度取值视表面膜破裂情况:
在表面膜~金属基体的剪切强度之间。
边界润滑摩擦:
两个滑动摩擦表面,因润滑剂供应非常不足而无法建立液体摩擦,只能在摩擦表面形成极薄的油膜,厚度只有0.1~0.2um,这种油膜润滑状态下的摩擦时液体摩擦过渡到干摩擦的最后界限。
当机器启动和制动时,各摩擦表面间都有发生边界润滑摩擦的趋势。
液体润滑摩擦:
两个滑动摩擦表面间充满润滑剂,表面不发生直接接触,摩擦不是发生在两个摩擦表面上,而是发生在润滑剂内部。
液体润滑摩擦时,摩擦表面不发生磨损。
所有机器滑动轴承的摩擦表面都应尽力建立液体润滑摩擦。
其它摩擦
混合摩擦:
一般指过渡状态的摩擦,如半干摩擦、半液体摩擦等。
Ø半干摩擦:
干摩擦和边界润滑摩擦同时存在的情况
Ø半液体摩擦:
边界润滑摩擦和液体润滑摩擦同时存在的情况。
3.2磨损的定义及评定
磨损的定义
磨损:
机件表面接触并相对运动时,表面逐渐有微小颗粒分离出来形成磨屑,使表面材料逐渐损失,造成表面损伤的现象。
磨损的评定:
磨损量:
Ø长度磨损量:
磨损过程中零件表面尺寸的改变量
Ø体积磨损量:
磨损过程中零件或式样的体积的改变量
Ø质量磨损量:
磨损过程中零件或式样的质量的改变量
磨损的评定
磨损率:
单位时间或单位摩擦距离的磨损量。
耐磨性:
一定工作条件下材料抵抗磨损的特性。
相对耐磨性:
磨损三个阶段
1)磨合阶段:
新零件开始使用时的重要阶段。
真实接触面积小,磨损率较高,它包括表面形状改变和硬化过程,是一种有益的磨损,可利用它改善零件表面性能,提高使用寿命。
2)稳定磨损阶段:
零件正常工作阶段,磨损率稳定且较低。
是零件使用寿命的长短。
3)剧烈磨损阶段 属于零件即将报废的阶段,磨损率急剧升高,机械效率下降、表面温度迅速升高、精度丧失、产生异常的振动和噪音。
磨损的分类
1粘着磨损
粘着磨损又称咬合磨损,在滑动摩擦条件下,当摩擦副相对滑动速度较小时发生。
因缺乏润滑油,摩擦副表面无氧化膜,且单位法向载荷很大,以致接触应
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