高温摩擦
张冬-极端环境下的摩擦学问题及解决方法
极端环境下的摩擦学问题及解决方法0引言摩擦学是研究相对运动的作用表面间的摩擦、润滑和磨损，以及三者间相互关系的理论与应用的一门边缘学科。
世界上使用的能源大约有1/3〜1/2消耗于摩擦。
如果能够尽力减少无用的摩擦消耗，便可大量节省能源。
另外，机械产品的易损零件大部分是由于磨损超过限度而报废和更换的，如果能控制和减少磨损，则既减少设备维修次数和费用，又能节省制造零件及其所需材料的费用。
人类对摩擦现象早有认识，并能用来为自己服务，如史前人类已知钻木取火。
《诗经•邶风•泉水》已有“载脂载辇，还车言迈”的诗句，表明中国在春秋时期已较普遍地应用动物脂肪来润滑车轴。
应用矿物油作润滑剂的记载最早见于西晋张华所著《博物志》。
书中提到酒泉延寿和高奴有石油，并且用于“膏车及水碓甚佳”。
但长久以来摩擦学的研究进展缓慢。
直到15世纪，意大利的列奥纳多•达芬奇才开始把摩擦学引入理论研究的途径。
1785年，法国C.库仑继前人的研究，用机械啮合概念解释干摩擦，提出摩擦理论。
摩擦学研究的对象很广泛，其中极端环境下的摩擦学在近20年来发展迅速。
极端工况条件下的摩擦学问题包括宇宙探索中遇到的高真空、低温和离子辐射等，深海作业的高压、腐蚀、润滑剂稀释和防漏密封等。
1极端环境下的摩擦学概况随着航天、航空、信息等高技术和海洋开发、先进制造技术等工业的迅速发展，迫切需要解决极端条件如高承载、高速度、高真空、高低温、强辐射及各种外场作用下的摩擦学问题。
极端条件下的摩擦学与常规系统中摩擦、磨损和润滑相比，主要有如下特点:①高真空下（如10-11 Pa）缺少氧化膜的润滑作用，易发生冷焊;②高速（如40 000 r/min）、重载（如数GPa）、宽温度范围（如- 269℃〜2000℃ ）;③强辐射、空间低轨道（10-5〜10-7 Pa）下原子氧的侵蚀；④低摩擦和摩擦噪声（如摩擦系数0.01）、长寿命（数十年）、高可靠性;⑤高PV 值、强氧化（如液氧）和强还原（如液氢）介质;⑥模拟试验异常困难。
四种陶瓷材料与SUS304不锈钢的高温摩擦学特性研究
四种陶瓷材料与SUS304不锈钢的高温摩擦学特性研究的报告，
600字
高温摩擦学特性研究是从宏观上研究材料抗摩擦磨损性能的重要方法。
本文旨在研究四种陶瓷材料——氧化铝陶瓷、碳化硅陶瓷、碳化钨陶瓷和氮化硼陶瓷以及SUS304不锈钢这五种材
料的高温摩擦学特性。
首先，我们通过实验测定了五种材料的密度、摩擦系数、磨损量、磨损平均深度、摩擦力和相对磨损率。
实验中，目标材料静滑表面长度为25mm，宽度为15mm，摩擦副的材料为超硬
合金的高硬度金刚石，摩擦副与目标材料的间隙设定为1～
3μm，载荷为34N-98N，温度为25℃～500℃，摩擦时间设定
为30min。
经过实验，我们发现，随着温度的升高，五种材料的磨损量和磨损平均深度均随之升高，摩擦系数也呈上升趋势；而摩擦力和相对磨损率均先升后降，温度较低时磨损率较高，温度较高时磨损率较低。
通过比较可以发现，氧化铝陶瓷和碳化硅陶瓷的摩擦系数最大，而碳化钨陶瓷和氮化硼陶瓷的磨损量最小。
综上所述，不同材料在不同温度下摩擦学特性表现出不同规律，根据实验结果可以得出，氧化铝陶瓷和碳化硅陶瓷拥有最好的抗摩擦磨损性能，碳化钨陶瓷和氮化硼陶瓷的抗摩擦磨损性能也很优秀，但比前两者略差；而SUS304不锈钢的摩擦系数低，磨损量高，抗摩擦磨损性能较差。
高能球磨时间对碳质中间相结构及其高温摩擦磨损特性的影响
高能球磨时间对碳质中间相结构及其高温摩擦磨损特性的影响高能球磨广泛应用于材料科学领域，并被证实可通过控制结晶结构、提高材料强度和延展性等方式，改善材料性能。
在本研究中，我们探究了高能球磨时间对碳质中间相（CIP）结构及其高温摩擦磨损特性的影响。
实验采用了高纯度碳粉作为原料，通过球磨机进行球磨处理。
球磨时间分别设定为1小时、5小时、10小时和15小时。
X 射线粉末衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）被用来表征样品中的物相组成和微观形貌。
高温摩擦磨损实验在接触温度为300℃下进行。
实验结果表明，随着高能球磨时间的增加，CIP的晶格结构发生显著变化。
在1小时球磨后，CIP的晶格结构呈现出完整的六边形结构，而在5小时和10小时后，出现了一些畸变。
在15小时球磨后，CIP的晶格结构已变得不规则并存在断裂微缺陷。
此外，球磨时间还对CIP微观形貌和晶粒大小产生了影响。
在1小时时，CIP呈均一的少量分散状态，晶粒尺寸在100~200 nm之间。
而在5小时和10小时球磨后，CIP变得更为分散，且晶粒尺寸显著减小至50~100 nm。
在15小时球磨后，CIP的晶粒尺寸继续减小，在10 nm以下。
在高温摩擦磨实验中，我们发现CIP在高能球磨后表现出更好的高温摩擦磨损性能。
当球磨时间为5小时时，CIP的摩擦系数较低、摩擦磨损率也较小。
这可能是由于CIP结构的变化和晶粒细化有助于提高CIP的抗磨性能。
但当球磨时间超过10小时，CIP结构发生断裂和微缺陷，且晶粒极其细小，导致材料失去了更好的高温摩擦磨损性能。
这提示我们，球磨时间需要严谨控制以充分发挥CIP性能。
综上所述，高能球磨时间对碳质中间相结构及其高温摩擦磨损特性具有显著影响。
控制球磨时间可以改善CIP的结构和性能。
这也为我们进一步了解球磨处理在材料科学中的应用提供了指导。
进一步分析表明，随着球磨时间的延长，CIP中的无定形杂质逐渐减少，同时晶格取向也变得更为统一。
高温晶格摩擦应力-概述说明以及解释
高温晶格摩擦应力-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述高温晶格摩擦应力是指在高温条件下，晶体表面的原子之间发生的摩擦现象产生的应力。
在高温环境下，晶格结构的热振动增强，原子之间的相互作用变得更加复杂和频繁，从而导致晶格摩擦现象的发生。
高温晶格摩擦应力的研究具有重要的科学意义和应用价值。
首先，了解高温下晶格摩擦现象的特点以及其产生的应力规律，对于揭示高温下材料的本质行为和性能具有重要意义。
其次，研究高温晶格摩擦应力可以为材料的摩擦学和润滑学提供理论基础和指导。
此外，高温晶格摩擦应力的研究还有助于提高高温条件下各种工程材料的摩擦性能和耐磨性能，从而广泛应用于航空航天、能源、化工等领域。
本文将从高温下晶格摩擦现象、影响晶格摩擦的因素以及高温晶格摩擦应力的测量方法等方面进行详细探讨。
通过对高温晶格摩擦应力特点的总结和对其研究意义的分析，结合对高温晶格摩擦应力未来研究方向的展望，旨在为相关研究提供理论支持和科学指导。
1.2文章结构1.2 文章结构本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分，将首先对高温晶格摩擦应力的概念进行概述，介绍晶格摩擦的基本原理和研究背景。
随后，将概括性地介绍文章的结构和各个章节的内容安排。
在正文部分，首先将详细讨论高温下晶格摩擦现象的特点，其中包括晶格摩擦的机理与特性。
接着，将探讨影响晶格摩擦的因素，包括温度、晶格结构、表面形貌等因素对摩擦行为的影响。
此外，还将介绍目前常用的高温晶格摩擦应力的测量方法及其原理。
在结论部分，将对高温晶格摩擦应力的特点进行总结，归纳分析摩擦应力的主要特征和规律。
同时，探讨高温晶格摩擦应力的研究意义，包括其对工程应用和材料科学的重要性。
最后，展望高温晶格摩擦应力的未来研究方向，提出一些可能的研究课题和发展方向，以促进相关领域的进一步发展。
通过以上章节的设计，本文将全面深入地探讨高温晶格摩擦应力的相关内容，希望为读者提供一个综合了理论和实践的分析框架，进一步推动该领域的研究和应用。
高温、腐蚀磨损及其堆焊修复
高温、腐蚀磨损及其堆焊1高温磨损1.1高温磨损的特点高温磨损就是金属在高温下发生的各种摩擦磨损（如粘着磨损、磨粒磨损等），它综合了金属高温氧化和摩擦磨损的两种属性。
在低温钢铁的表面氧化产物主要为Fe3O4，结构比较致密；但温度在570℃以上，钢铁表面更容易生成FeO，因FeO氧化膜结构比较疏松，既不能有效阻止钢铁表面进一步氧化,也很容易在摩擦中磨掉，磨掉氧化膜的钢铁表面又发生氧化，生成的FeO氧化膜又在下一次的摩擦中磨掉，这种交互式作用使得钢铁氧化、磨损速度都大大加快；同时钢铁中的碳化物、石墨在高温也容易氧化而生成气体，使钢铁耐磨质点或润滑质点作用消失并留下了微裂纹，也促进了金属零件的不断磨损。
可见高温磨损是很残酷，对金属很富有挑战性的。
高温磨损常常发生在热加工模具，压铸机活塞，内燃机的排气阀，水泥碾碎机的塔篦子等机械零件上。
1.2提高金属抗高温磨损的方法随着温度增高，金属材料的强度和硬度不断下降，所以每种钢铁材料都有使用的温度范围（可参照表4），针对不同用途的材料采取不同的措施，下面给出几条原则以供参考。
表4 常见耐磨材料使用温度范围热作模具：使用温度在500℃左右，要求金属具有良好热强度和红硬性。
故常常对钢铁进行多元合金化，合金元素Cr能提高金属高温抗氧化能力；合金元素Cr、Mo能固溶强化基体，提高金属的热强性；合金元素V、Nb、W等能产生沉淀强化，提高金属的红硬性和耐磨性。
如3 Cr2 W8、35 Cr3 Mo3 W2 V、4 Cr5MoVSi等都是常用热模具钢。
●高温活塞：使用温度在600~700℃左右，活塞与缸套做相对运动，发生摩擦，产生粘着磨损，由于在高温无法使用润滑油进行润滑，使得对活塞使用寿命很不利，故一般选择具有自润滑的铸铁材料，但普通铸铁的耐磨性及强度并不佳，所以要加入合金元素（如Cr、Mo、Cu等）进行强化，以提高铸铁的耐磨性。
●内燃机排气阀：使用温度在600~800℃左右。
发动机活塞损坏的原因
发动机活塞损坏的原因发动机是汽车的核心部件之一，而活塞则是发动机中最为重要的零件之一。
活塞在发动机运转过程中起到了关键作用，它的损坏往往会导致发动机无法正常工作。
那么，究竟是什么原因导致发动机活塞损坏呢？1. 高温磨损：发动机在工作时由于高温环境下不断的摩擦，活塞与活塞环、缸套之间的摩擦力会导致活塞表面产生磨损。
长时间的高温磨损会导致活塞出现磨损痕迹，甚至出现裂纹、脱落等现象，从而影响发动机的正常运转。
2. 油泵故障：发动机的油泵起到给活塞提供润滑油的作用，如果油泵出现故障导致润滑油供应不足，活塞与缸套之间的摩擦会增大，进而导致活塞表面磨损加剧，甚至出现卡死的情况。
3. 过热：发动机长时间高速运转或者处于高温环境下，会导致发动机过热。
过热会使活塞膨胀过大，与缸套之间的间隙变小，从而增加了活塞与缸套之间的摩擦力，导致活塞表面磨损严重。
4. 进气系统故障：发动机的进气系统是保证燃烧室内燃烧正常的重要部分。
如果进气系统出现故障，如进气阀不密封、进气管堵塞等，会导致燃烧室内的燃烧不充分，从而产生过多的燃烧产物。
这些燃烧产物会污染活塞表面，导致活塞磨损加剧，甚至造成活塞卡死。
5. 燃油问题：燃油的质量和油品的选择也会影响到发动机活塞的损坏情况。
如果使用劣质燃油，其中的杂质会对活塞表面造成腐蚀和磨损。
同时，选择不合适的油品也会导致活塞与缸套之间的摩擦增大，造成活塞表面的磨损。
6. 润滑油不足：发动机正常运转时需要充足的润滑油来减少活塞与缸套之间的摩擦。
如果润滑油不足，活塞与缸套之间的摩擦会增大，从而导致活塞表面的磨损加剧。
7. 过度负荷运转：如果驾驶员长时间在高速公路上以高速行驶或者经常超载行驶，会导致发动机过度负荷运转。
过度负荷运转会使活塞受到更大的力量作用，从而增加了活塞表面的磨损。
发动机活塞损坏的原因主要包括高温磨损、油泵故障、过热、进气系统故障、燃油问题、润滑油不足以及过度负荷运转等。
为了保证发动机活塞的正常工作，我们应该定期检查和更换润滑油，合理选择燃油和油品，注意发动机的冷却和维护，避免过度负荷运转，以及定期检查和维修发动机的进气系统。
热锻模高温摩擦磨损探讨及对策
热锻模高温摩擦磨损探讨及对策赵中里1，薛勇杰1，吴大鸣1，冯雅辉2，黄昌文3，宋加兵3，王涛3，汪杰1，4，朱皓哲1（1.北京化工大学机电工程学院，北京100029；2.安徽智模新材料科技有限公司，安徽安庆246003；3.安徽安簧机械股份有限公司，安徽安庆246000；4.安庆北化大科技园有限公司，安徽安庆246000）摘要：基于热锻模失效总体研究现状，结合热锻模工作过程中的实际磨损情况，分析了多因素作用下热锻模的摩擦磨损机理，将扩散磨损理论应用在热锻模中，针对性地提出改善锻模磨损的有效措施，讨论了热锻模PVD 涂层将是延缓锻模磨损的有效方法，并基于扩散磨损理论开发的扩散阻挡涂层延长了活塞头锻模的使用寿命。
关键词：热锻模；扩散磨损；磨料磨损；离子渗氮；机械载荷中图分类号：TG76；TG315.2文献标识码：B 文章编号：1001-2168（2021）05-0001-05DOI ：10.16787/ki.1001-2168.dmi.2021.05.001High temperature friction and wear behavior of hot forgingdie and its countermeasuresZHAO Zhong -li 1,XUE Yong -jie 1,，WU Da -ming 1,FEN Ya -hui 2,HUANG Chang -wen 3,SONG Jia -bing 3,WANG Tao 3,WANG Jie 1,4,ZHU Hao -zhe 1(1.School of Mechanical and Electrical Engineering,Beijing University of ChemicalTechnology,Beijign 100029,China;2.Anhui Zhimo New Material Technology Co.,Ltd.,Anqing,Anhui 246003,China ;3.Anhui Anhuang Machinery Co.,Ltd.,Anqing,Anhui 246000,China;4.Anqing Beihuada Science Park Co.,Ltd.,Anqing,Anhui 246000,China)Abstract :Based on the overall research status of hot forging die failure,combined with the actual wear situation of hot forging die in application,the friction and wear mechanism of hot forging die under the action of multiple factors was analyzed.The diffusion wear theory was applied to hot forging die,and several effective measures to improve the wear of forging die were put forward.It considered that PVD coating of hot forging die would be an effective way to delay the wear of forg⁃ing die.The diffusion barrier coating based on the diffusion wear theory greatly improved the ser⁃vice life of piston head forging die.Key words :hot forging die;diffusion wear;abrasive wear;ionic nitriding;mechanical load引言锻模是生产模锻件的关键工艺装备[1-3]，目前以机器人、步进梁为代表的自动化技术是锻造行业机器换人技术的发展趋势，使用寿命长的锻模成为实现锻件生产机械化和自动化的必备条件。
TA15_钛合金高温摩擦磨损性能研究
第52卷第10期表面技术2023年10月SURFACE TECHNOLOGY·151·TA15钛合金高温摩擦磨损性能研究刘彬1，李晟1，毛玉刚1，李鹏飞1*，李亮亮2,3，孟宪凯1，王赛兰1，吴嘉诚1（1.江苏大学 机械工程学院，江苏 镇江 212013；2.吉林大学 机械与航空航天工程学院，长春 130025；3.沈阳飞机工业（集团）有限公司 创新研究院，沈阳 110000）摘要：目的为探究TA15钛合金高温耐磨性能的潜力，研究了TA15钛合金在室温~800 ℃下的摩擦磨损性能。
方法利用Rtec摩擦磨损试验机（Rtec，San Jose，USA）进行TA15钛合金的摩擦磨损性能测试，通过激光共聚焦显微镜、JSM-7800F扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）等手段，分析了TA15钛合金在不同温度下的磨痕形貌、成分变化以及磨损机理。
结果在不同试验温度下，微观组织没有出现明显变化，主要为等轴α相和β相；不同温度下的摩擦因数波动不大，从室温的0.279下降到600 ℃的0.224，而在800 ℃时，表面严重氧化导致摩擦因数增大到0.309；在室温~400 ℃时，试样表面磨痕不断变窄变浅，犁沟和磨屑不断减少，而到400 ℃以上时磨痕逐渐变宽，比磨损率也大幅增大，且在600 ℃时的磨损量最大；在600 ℃时，以氧化磨损为主，并伴随着磨粒磨损和黏着磨损，且表面磨痕形貌和宽度比较均匀；在800 ℃时磨损表面以黏着磨损和氧化磨损为主，并伴随着高温焊接的发生。
结论TA15合金表面的O元素含量随温度的升高而逐渐升高，并且氧化反应主要发生在β相内。
随着试验温度的升高，TA15钛合金磨损表面的氧化磨损现象也更加明显。
关键词：TA15钛合金；高温性能；磨损机理；氧化磨损；摩擦因数中图分类号：TG147 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2023)10-0151-09DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2023.10.011Tribological Properties of TA15 Titanium Alloyat Different High TemperaturesLIU Bin1, LI Sheng1, MAO Yu-gang1, LI Peng-fei1*, LI Liang-liang2,3,MENG Xian-kai1, WANG Sai-lan1, WU Jia-cheng1(1. School of Mechanical Engineering, Jiangsu University, Jiangsu Zhenjiang 212013, China;2. School of Mechanical and Aerospace Engineering, Jilin University, Changchun 130025, China;3. Innovation Research Institute, Shenyang Aircraft Corporation, Shenyang 110000, China)收稿日期：2022-09-15；修订日期：2023-03-31Received：2022-09-15；Revised：2023-03-31基金项目：国家科技重大专项（2017ZX04001001）；江苏省自然科学基金青年基金（BK20210758）；中国博士后科学基金面上一等资助项目（2022M710060）；航空动力装备振动及控制教育部重点实验室开放基金（VCAME202208）；江苏省研究生实践创新计划（SJCX22_1849，KYCX22_3626）Fund：National Science and Technology Major Project (2017ZX04001001); Natural Science Foundation of Jiangsu Province (BK20210758); China Postdoctoral Science Foundation Funded Project (2022M710060); Open Fund for the Key Laboratory of Vibration and Control of Aviation Power Equipment, Ministry of Education (VCAME202208); Postgraduate Research & Practice Innovation Program of Jiangsu Province (SJCX22_1849, KYCX22_3626)引文格式：刘彬, 李晟, 毛玉刚, 等. TA15钛合金高温摩擦磨损性能研究[J]. 表面技术, 2023, 52(10): 151-159.LIU Bin, LI Sheng, MAO Yu-gang, et al. Tribological Properties of TA15 Titanium Alloy at Different High Temperatures[J]. Surface Technology, 2023, 52(10): 151-159.*通信作者（Corresponding author）·152·表面技术 2023年10月ABSTRACT: To investigate the high-temperature wear resistance potential of the TA15 titanium alloy, its tribological properties were studied at various temperatures, ranging from room temperature to 800 ℃. The Rtec Universal Tribometer (Rtec, San Jose, USA) equipped with a high-temperature furnace capable of reaching 1 000 ℃, with a heating rate of 100 ℃/min, was used to conduct friction and wear property tests on the TA15 titanium alloy. The impact of temperature on the friction coefficient and wear rate was analyzed. The wear morphology, composition changes, and wear mechanism of the TA15 titanium alloy at different temperatures were analyzed with a laser confocal microscope, a JSM-7800F scanning electron microscope (SEM), energy dispersive spectrum (EDS), and X-ray diffraction (XRD). The study showed that there were no significant changes in the microstructure at different test temperatures, and the microstructure was primarily composed of equiaxed α and β phases. As the test temperature increased, the O element content on the surface of the TA15 titanium alloy continuously increased, and the oxidation wear phenomenon on the wear surface became more apparent. The wear width varied significantly at 200 ℃ and 400 ℃, owing to the small average width and depth at these temperatures. Although the wear width error was the smallest at 600 ℃, the wear depth error was the highest due to too deep partial scratches, indicating that abrasive wear was the primary factor. At 800 ℃, the specimen was extruded and deformed, resulting in a significantly increased wear width (about 2 300 μm).Furthermore, increased adhesive wear caused noticeable local tearing. At temperatures below the service temperature of 500 ℃, wear losses only slightly varied from 0.005 1 g to 0.004 3 g. However, at 600 ℃, the wear loss abruptly increased to 0.019 1 g, which was mainly due to TA15's excellent plasticity at that temperature. Additionally, the high temperature microhardness affected the wear loss and mechanism. Unexpectedly, at a test temperature of 800 ℃, the total mass increased by 0.019 4 g due to the softened TA15's compaction and obvious adhesive wear. The wear mechanism of TA15 at room temperature was primarily abrasive wear. At 200 ℃ and 400 ℃, the wear was mainly stripping wear and adhesive wear, accompanied by minor abrasive wear and oxidation wear. At 600 ℃, the wear was primarily oxidized, accompanied by abrasive wear and adhesive wear, with uniform surface wear morphology and width. At 800 ℃, the wear surface was mainly affected by adhesive wear and oxidation wear, accompanied by high temperature welding. At high temperatures, TA15's surface wear is mainly influenced by high temperature softening and surface oxidation. Worn surfaces are distributed with various particles of different morphologies, with Ti as the main element and N element detected at various spots, indicating that grinding ball particles are embedded in the substrate regardless of test temperature. Owing to Ti's high chemical activity, oxidation is inevitable, and the content of O element increases gradually with the rise in test temperature.KEY WORDS: TA15 titanium alloy; high-temperature properties; wear mechanism; oxidation wear; friction coefficientTA15（Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V）合金是典型的近α型中强度钛合金，具有高比强度、良好的热稳定性、较好的耐腐蚀性及焊接性能等优点，广泛应用于航空航天、船舶等领域[1]，因其优异的综合力学性能，成为承载复杂载荷结构件的重要材料之一，也是燃气轮机压气机叶片和压气机盘的重要材料[2-3]。
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高锰钢的代用——采用淬火的耐磨低合金钢和高 强度球墨铸铁
Ⅱ:向复合材料和非金属耐磨材料方向发展
与传统的金属耐磨材料相比，陶瓷和非金属耐磨材料有着比金 属材料更优异的耐磨特性。传统的高温耐磨材料的设计思路均是 在高强韧金属基体中加入弥散分布的硬质增强相颗粒，增强相主 要承担磨损应力，基体主要起联接支撑增强相，协调变形和承受 冲击应力的作用。如Stelite6合金和T800等。
Ⅱ： 航空、航天等高新技术的发展
材料高温性能和高温润滑要求更高
低能耗、少排放、高推进比先进绝热发动机 （工作温度高达600 ℃ -1000℃）
Ⅲ 新技术的发展
表面工程技术 耐磨材料 先进润滑材料
因此促使高温摩擦学发展的背景
Ⅰ： 普通的高温环境下摩擦现象
Ⅱ： 高新技术的发展、绝热发动机的提出
Ⅲ ： 表面工程技术、耐磨材料及润滑技术的发 展
5.张辉.硬脆刀具材料的高温摩擦磨损特性及机理研究[D].山东：山东 大学，2011.
6.周松青.碳化硅及其复相陶瓷高温摩擦学特性的研究[D].湖南：湖南 大学，2006.
7. 姚美焕， 岳园园 ，张一敏 ，夏延秋 ，周峰 ，梁永民.双咪唑离 子液体的合成及其高温摩擦学性能研究[J].摩擦学学报，2011.
表面工程技术：
刘爱华分别对CrAlN、AlTiN、TiAlN、CrN和AlN五种PVD氮 化物涂层在200 ℃-700 ℃的高温摩擦磨损特性及机理进行了研 究，将五种不同的氮化物涂层在不同的温度、加载速度和载荷下 进行实验，发现AlTiN最适应高温高速高载的摩擦环境。并发现 涂层高温下都会发生氧化磨损，硬度较低的CrN发生塑变而失效， 硬度较高CrAlN发生磨粒磨损，化学活性高的AlTiN会发生粘着磨 损。
目前利用高硬度的耐磨材料和韧性较好的基体相结合的复合耐 磨材料在工业中广泛应用。陶瓷材料具有很高的高温耐磨性，但 由于其脆性不适合高强度冲击载荷，因此其研究增韧陶瓷是一个 很好的研究方向。
Ⅲ：向表面工程抗磨技术方向
由于磨损问题常常仅仅发生在零件的表面和局部。 因此，只要工艺上可行，采用表面局部强化或者复合 材料的方法是最为经济和有效的。近些年来表面工程 在抗磨技术方面的应用也在逐步加大中，很多学者都 倾向于使用表面工程技术实现高温抗磨，比如现在热 兴的表面激光处理、真空熔覆、PVD、刷镀和自修复 技术的应用。
李志明，钱士强等对电刷镀Ni-P合金镀层的高温摩擦磨损性 能进行了研究，实验结果表明，在20CrMo的基体上，电刷镀合 金镀Ni-P层能有效降低试样在高温（450 ℃ ）下的摩擦因数，减 少磨损量。激光淬火和低温离子渗硫技术对42MnCr52 钢进行复合表面处理，与未处理样品相比较,硬度提高20%左右, 摩擦因数降低约10%,磨损失重量减少50%以上，具有显著的抗 高温摩擦磨损性能。其渗硫层疏松多孔，具有储油功能，改善了 润滑条件。
００℃高温下的摩擦因数和磨损率都几乎最低，而且都相当平稳。
此外，还有学者对各种复合材料和酚醛树 脂等无机化学合成材料的高温摩擦特性及磨损机 理进行了研究。
Ⅰ：高温摩擦磨损实验及试验机 点接触形式（最常用）
此外还有： 销盘式——ML-10 环块式——MHK-500 往复式——MS-3 四球式——MQ-3
8.李银发.国外高温润滑剂研究进展情况[J].润滑油，1993，6.
9.周平安.耐磨材料的现状与发展[J].新世纪水泥导报，2005,6:40-42.
10.乔玉林，梁志杰，孙晓峰，小豆岛明.热轧钢/热轧钢摩擦副干摩 擦高温摩擦行为的研究[J].金属热处理，2006,31（1）：31.
11.李志明，钱士强，王伟，沈红卫，龙荷荪.电刷镀Ni-P合金镀层 的高温摩擦磨损性能[J].上海工程技术大学学报，2013,24（1）： 79-82.
Ⅱ：影响高温摩擦系数的因素：
①温度 ②试验速度 ③实验载荷 ④摩擦里程 ⑤摩擦系统介质
Ⅲ：高温摩擦磨损机制
①磨粒磨损 对于硬度较大的材料，会发生微观切削、微观犁沟和 微观断裂。一般来说硬度越高，抗磨损性能越好。耐 磨材料由于其产生硬质点易造成磨粒磨损。
②粘着磨损 对于硬度较小的材料和较低的试验速度下易发生粘着 磨损。粘着磨损分为涂抹、擦伤、撕脱和咬死。
王耀华等采用高温摩擦磨损试验机研究从室温(25℃)至700℃ 下Fe-Al/TiC激光熔覆层与Si3N4球配副时的摩擦磨损特性,探讨了 涂层的高温摩擦磨损机理。其熔覆层的高温磨损机理为剥层磨损。
袁建辉等通过大气等离子喷涂方法,使用自制的含有WC-Co、 Cu和BaF2/CaF2共晶体的复合喷涂粉末,制备出WC-Co-CuBaF2/CaF2自润滑耐磨涂层。在200℃、400℃和600℃下进行 WC-Co-Cu-BaF2/CaF2涂层和WC-Co涂层的高温摩擦试验。其 摩擦产物层光滑致密，摩擦因数和磨损率都较小。
固体高温润滑剂一般是石墨、氟化石墨、二硫化 钼为主，其缺点是润滑膜一旦失效就难以再生；一般 地说，其摩擦因数比润滑油脂的大；摩擦界面上的热 量不易被带走或逸散；容易产生碎屑、振动和噪声 。
高温润滑材料在研究中不易观察和测量其在高温 时的性能指标，操作困难。
四、发展趋势与发展方向
Ⅰ:向普通金属耐磨材料强化和代用方向
姜美焕等做了双咪唑离子液体的合成及其高温摩
擦学性能研究，发现烷基链连接的双咪唑离子液体的 减摩抗磨性能明显优于醚链连接的双咪唑离子液体,且 缩短双咪唑离子液体的连接链长度有利于提高其摩擦 学性能。
耐磨材料：
周松青等研究以SiC为基体,用TiC和B4C为原料,采用新的反应 原理生成TiB2,原位合成了T iB2-SiC基复相陶瓷,提高了SiC陶瓷的 物理性能和高温摩擦学性能。高温摩擦氧化是TiB2-SiC基复相陶 瓷自对偶高温磨损主要机理。
张辉研究了三种典型硬脆刀具材料(PCD刀具、Al2O3/TiC陶瓷 刀具和硬质合金刀具)的高温摩擦磨损特性,揭示了硬脆刀具材料 高温摩擦磨损机理,从而为刀具材料的设计和选择提供理论依据。
刘佐民对M50 高速钢高温摩擦磨损特性进行了研究，结果表 明：在温度高于４００℃的条件下，由于摩擦热与环境温度的共 同作用，使材料的接触界面保持半熔融状态，在滑动过程中于摩 擦表面形成了一层“金属膜”，使摩擦因数明显降低，尤其在６
研究目的意义
Ⅰ：提高材料的耐磨性和使用寿命 Ⅱ：增加机械可靠性和缩短维修时间 Ⅲ：节省材料成本、减少能源浪费 Ⅳ：具有很高的社会效益和经济效益
二、国内外研究现状
相关研究
目前国内外对于高温摩擦的研究主要集中在表面 工程技术处理（PVD涂层、激光熔敷层、渗氮技 术等）、润滑材料及耐磨材料这三方面。
Ⅱ： 高温耐磨材料
①传统的金属耐磨材料中高锰钢必须在高的冲击 载荷下使用；而低合金钢韧性较差。
②非金属高温耐磨材料中的陶瓷材料韧性也存在 着很大的问题；酚醛树脂和聚乙烯超高分子等 的抗高温氧化性差。
③复合材料成分分布、相分布复杂多变，研究起 来十分复杂困难。
Ⅲ：高温润滑材料
液体一般是以酯、醚类的有机物组成，成分复杂。
润滑技术和材料：
李建亮等进行了宽温域固体润滑材料及涂层的高温摩擦学特 性研究，采用脉冲激光在镍基材料表面刻蚀微孔来存储润滑氧化 物；采用双层辉光等离子渗金属技术对微孔化表面渗Mo或Mo／ N复合渗处理以改善表面耐磨性能。
孙晓峰等研究了纳米SiO2在润滑油中的高温摩擦学性能，发 现纳米SiO2能明显改善菜籽油的高温减摩抗磨性能,在500℃时, 摩擦因数仅为0.16,磨损量降低了80%以上。
③氧化磨损
氧扩散到摩擦副的变形层内，形成氧化膜。氧 化膜的生成和不断剥落会形成氧化磨损。由于 在高温条件下，摩擦副更易形成氧化膜，所以 高温下最主要的磨损机理是氧化磨损。
三、研究中存在的问题
Ⅰ：涂层等表面处理层 ①难以获得准确的接触应力和摩擦温度等参数 ②涂层不易制备，与基体的结合力不好，高温 下可能导致涂层脱落。 ③对磨球硬度小于涂层硬度，磨损量不能检测。 ④磨球可能会与涂层在高温下反应
Ⅳ：向更高效的高温润滑剂方向 第一代PE-4L——TMP酯 第二代MRI-1——DIPE酯 第三代MRI-7 第四代MRI-2——芳香酯 第五代MRI-5——五环聚苯醚 ……
五、参考文献
1.刘瑞堂，刘文博，刘锦云.工程材料力学性能[M].哈尔滨：哈尔滨工 业大学出版社，2001：162-175.
12. Buckly D H,Miyoshi K．Friction and wear of Ceramics [J]．Wear ，1984，100（3）：333-353.
Thank you !
2.刘爱华. PVD氮化物涂层的高温摩擦磨损特性及机理研究[D].山东： 山东大学，2012.
3.李建亮.宽温域固体润滑材料及涂层的高温摩擦学特性研究[D].南京： 南京理工大学，2009.
4.周松青，肖汉宁，李贵毓.原位合成碳化硅-硼化钛复相陶瓷的高温摩 擦性能及其磨损机理[J].硅酸盐学报，2006,34（2）：154-156.
高温摩擦
目录 ：
一、研究目的背景意义 二、国内外研究现状 三、研究中存在的问题 四、发展趋势与发展方向 五、参考文献
一 、 研究目的背景意义
研究背景
高温摩擦：顾名思义是在高温工作下的摩擦磨损 现象。
Ⅰ：高温工作环境：如燃烧炉中的炉篦；沸腾炉 中的管壁；各种机械的发动机、内燃机；高速 工作中的底盘、齿轮等传动系统；夏季工作下 的轮胎、传动胶带；都会产生高温摩擦磨损现 象。