【材料】材料摩擦磨损PPT课件
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第3章金属磨损ppt课件
pv准则
pv准则形式简单，常用在非流体润滑的滑动轴承等零件的 设计中，作为选择抗胶合材料的依据。 但是其数据离散范围较大，有时达到50%，因此准确性较 差。
pv [ pv]
式中，p为Hertz最大应力；v为相对滑动速度。 根据工况条件[pv]在3.2×103~1.5×105 MPa·m／s之间变化。
载荷与速度的乘积与摩擦副间传递的功率成正比，因此可 以认为，材料一定的摩擦副传递的功率是有限的。工程中 常常要限制摩擦副的pv值。
2. 表面温度
pv值与摩擦副传递的功率成正比，也就是与摩擦损耗的功 率成正比，摩擦过程中这些能量产生的热使表面温度升高。
产生的热量在接触表面间不是均匀分布的，大部分的热量 产生在表面接触点附近，形成了半球形的等温面。
而由于摩擦副体积远大于接触峰点，一旦脱离接触，峰点 温度便迅速下降，一般局部高温持续时间只有几毫秒。
润滑油膜、吸附膜或其他表面膜将发生破裂，使接触峰点 产生粘着，随后在滑动中粘着结点破坏。
这种粘着、破坏、再粘着的交替过程就构成粘着磨损。
3.3.1 粘着磨损的种类
1. 轻微粘着磨损 当粘着结点的强度低于摩擦副金属的强度时，剪切发生在
对于纯金属和各种未经热处理的钢材，耐磨性与材料硬度成 正比关系。
2. 相对硬度
磨料硬度H0与试件材料硬度H之间的相对值。 为了防止磨粒磨损，材料硬度应高于磨料硬度。
3. 载荷
外载荷对各种材料的磨粒磨损有显著影响。线磨损率与表面 压力成正比。
当压力达到转折值pc时，线磨损率随压力的增加变得平缓， 这是由于磨粒磨损形式转变的结果。各种材料的转折压力值 是不同的。
结合面上。此时虽然摩擦系数增大，但是磨损却很小，材料 迁移也不显著。
《材料的磨损原理》课件
轴承磨损案例
总结词
轴承是机械设备中的关键部件，其磨损机制和影响因素较为复杂。
详细描述
轴承在运转过程中，内外圈和滚动体之间会发生接触摩擦，导致磨损。主要的磨 损机制包括粘着磨损、疲劳磨损和微动磨损等。材料的硬度、成分、表面处理和 润滑条件等都影响轴承的耐磨性。
刀具磨损案例
总结词
刀具的磨损对其使用寿命和加工精度有重要影响，涉及多种因素和机制。
磨损的定义和分类
定义
材料磨损是指材料在相对运动过程中 ，由于机械、化学或热的作用而导致 的表面损伤或质量损失。
分类
根据磨损机制的不同，将磨损分为粘 着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损、冲蚀 磨损和腐蚀磨损等类型，并简要介绍 各种类型的特点和影响因素。
02
CATALOGUE
材料磨损原理
粘着磨损
粘着磨损是指两个接触表面在相对运动时，由于粘着效应而产生摩擦力 使表面材料转移或粘附到对方表面或伴随摩擦产生剪切应力使材料表层 发生塑性变形、撕裂和脱落的现象。
疲劳磨损
疲劳磨损是指摩擦表面在交变应力或循环应力的作用下，由于疲劳裂纹的 萌生和扩展，最终导致材料脱落的现象。
疲劳磨损与材料的疲劳强度、应力集中、循环次数和表面粗糙度等因素有 关。
疲劳磨损常见于滚动轴承、齿轮和曲轴等机械零件。
腐蚀磨损
腐蚀磨损是指摩擦表面与腐蚀介质相互作用，引起表面材料腐蚀和脱落的现象。
提高耐磨性。
耐腐蚀材料
02
针对腐蚀性环境，选择耐腐蚀的材料，如钛合金、某些塑料等
。
复合材料
03
利用复合材料的优势，将不同材料的优点结合，提高整体耐磨
性。
表面处理
表面涂层
在材料表面涂覆耐磨涂层 ，如镀铬、喷涂陶瓷涂层 等。
摩擦学第五章磨损ppt课件
5、其他。包括侵蚀磨损或冲蚀磨损 (Erosive wear) 和微动磨损 (Fretting wear)等。
实际的磨损现象大都是多种类型磨损同时存在；或磨损状态随工 况条件的变化而转化。
摩擦学第五章磨损
9
第二节 粘着磨损
一、定义及其过程
1、定义：
(1) 在摩擦副中，相对运动的摩擦表面之间，由于粘着现象产生材料转移
此外，磨损率与滑动速度无关。
摩擦学第五章磨损
22
金属的粘着磨损的磨损系数
润滑状况 相同 无润滑 15X10-4
金属/金属
相容
部分相容和 部分不相容
不相容
金属/ 非金属
5X10-4
1X10-4 0.15X10-4 1.7X10-6
润滑不良 30X10-5 10X10-5
润滑良好 润滑极好
30X10-6 10X10-7
假定磨屑半径 ，产生磨屑的概率 ，则滑动 距离磨损体积：
摩擦学第五章磨损
21
分析
粘着磨损的体积磨损率与法向载荷N (或正压力p)成正比，而与软金属材 料的屈服强度(或布氏硬度HB值)成反比。
当正压力
时，会使磨损加剧，产生胶合或咬死。
因此，在设计时应保证正压力不超过材料的布氏硬度的三分之一。
体积磨损率随着粘着磨损的磨损系数的增大而增大，而后者主要取决于摩 擦表面的润滑状况和两滑动金属相互牢固地粘着的趋向。
相溶性好的材料 材料塑性越高，粘着磨损越严重
脆性材料的抗粘着能力比塑性材料高 脆性材料：正应力引起，最大正应力在表面，损伤浅， 磨屑也易脱落，不堆积在表面。 塑性材料：剪应力引起，最大剪应力离表面某一深度， 损伤深。
摩擦学第五章磨损
25
三、防止和减轻粘着磨损的措施
实际的磨损现象大都是多种类型磨损同时存在；或磨损状态随工 况条件的变化而转化。
摩擦学第五章磨损
9
第二节 粘着磨损
一、定义及其过程
1、定义：
(1) 在摩擦副中，相对运动的摩擦表面之间，由于粘着现象产生材料转移
此外，磨损率与滑动速度无关。
摩擦学第五章磨损
22
金属的粘着磨损的磨损系数
润滑状况 相同 无润滑 15X10-4
金属/金属
相容
部分相容和 部分不相容
不相容
金属/ 非金属
5X10-4
1X10-4 0.15X10-4 1.7X10-6
润滑不良 30X10-5 10X10-5
润滑良好 润滑极好
30X10-6 10X10-7
假定磨屑半径 ，产生磨屑的概率 ，则滑动 距离磨损体积：
摩擦学第五章磨损
21
分析
粘着磨损的体积磨损率与法向载荷N (或正压力p)成正比，而与软金属材 料的屈服强度(或布氏硬度HB值)成反比。
当正压力
时，会使磨损加剧，产生胶合或咬死。
因此，在设计时应保证正压力不超过材料的布氏硬度的三分之一。
体积磨损率随着粘着磨损的磨损系数的增大而增大，而后者主要取决于摩 擦表面的润滑状况和两滑动金属相互牢固地粘着的趋向。
相溶性好的材料 材料塑性越高，粘着磨损越严重
脆性材料的抗粘着能力比塑性材料高 脆性材料：正应力引起，最大正应力在表面，损伤浅， 磨屑也易脱落，不堆积在表面。 塑性材料：剪应力引起，最大剪应力离表面某一深度， 损伤深。
摩擦学第五章磨损
25
三、防止和减轻粘着磨损的措施
材料摩擦磨损ppt课件
“金属皂膜”不仅有较低的切变强度，相对说来 也有比较高的熔点。
例如，硬脂酸的熔点是69℃，而这种金属
皂膜的熔点约为120℃。因此，这种化学吸附膜
作为润滑剂，可以在中等裁荷、中等温度及中
等滑动速度下使用。
精选课件ppt
30
硬脂酸化学吸附
吸附结果是表面上形成了一层硬脂酸“金属皂
膜”
精选课件ppt
31
化学反应
物理吸附无需活化能，在任何温度下都会以一定的
速率，即以使吸附物布满固体表面的速率发生物理吸附。
精选课件ppt
26
表面化学反应
表面化学反应是指吸附质与固体表面相互作用形成 了一种新的化合物。这时无论是吸附质还是吸附剂的特 性都发生了根本变化。
金属表面特别是多晶体金属表面往往包含有很多 缺陷：晶界、位错、台阶等，这些部位能量高，氧化 也就往往从这些高能位置开始，一直到将表面覆盖。
E(r)4ab12b6 r r
ＱP 表示吸附能（吸附热），r0 中吸附分子在平
衡时离开表面的距离 。
精选课件ppt
24
化学吸附
化学吸附，在吸附剂和吸附 物的原子或分子间发生电子 的转移，改变了吸附分子的 结构。
按照吸附过程中电子转移 的程度，化学吸附还可以 分为，离子吸附和化学键 吸附。在化学吸附中，吸 附剂和吸附物分子或原子 之间的作用力，主要是静 电库仑力。
面缺由陷于：界晶面体特的殊缺的陷结若构主和要界是面沿能二量维，方使向得伸界展面开有来许， 而多在与另晶体一内维部方不向同上的的性尺质寸。变例化如相，对界地面甚的小扩，散则、称界为面面 缺吸陷附。、界各面种腐界蚀面、如界晶面体与表位面错、的晶相界互、作亚用晶等界，及并相对界材等 都料是的面机缺械陷性，能它（们强通度常、只韧有性一）个以至及几对个变原形子、层再厚结。晶和 相变过程等都有重要影响。
例如，硬脂酸的熔点是69℃，而这种金属
皂膜的熔点约为120℃。因此，这种化学吸附膜
作为润滑剂，可以在中等裁荷、中等温度及中
等滑动速度下使用。
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硬脂酸化学吸附
吸附结果是表面上形成了一层硬脂酸“金属皂
膜”
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化学反应
物理吸附无需活化能，在任何温度下都会以一定的
速率，即以使吸附物布满固体表面的速率发生物理吸附。
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26
表面化学反应
表面化学反应是指吸附质与固体表面相互作用形成 了一种新的化合物。这时无论是吸附质还是吸附剂的特 性都发生了根本变化。
金属表面特别是多晶体金属表面往往包含有很多 缺陷：晶界、位错、台阶等，这些部位能量高，氧化 也就往往从这些高能位置开始，一直到将表面覆盖。
E(r)4ab12b6 r r
ＱP 表示吸附能（吸附热），r0 中吸附分子在平
衡时离开表面的距离 。
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化学吸附
化学吸附，在吸附剂和吸附 物的原子或分子间发生电子 的转移，改变了吸附分子的 结构。
按照吸附过程中电子转移 的程度，化学吸附还可以 分为，离子吸附和化学键 吸附。在化学吸附中，吸 附剂和吸附物分子或原子 之间的作用力，主要是静 电库仑力。
面缺由陷于：界晶面体特的殊缺的陷结若构主和要界是面沿能二量维，方使向得伸界展面开有来许， 而多在与另晶体一内维部方不向同上的的性尺质寸。变例化如相，对界地面甚的小扩，散则、称界为面面 缺吸陷附。、界各面种腐界蚀面、如界晶面体与表位面错、的晶相界互、作亚用晶等界，及并相对界材等 都料是的面机缺械陷性，能它（们强通度常、只韧有性一）个以至及几对个变原形子、层再厚结。晶和 相变过程等都有重要影响。
摩擦和磨损ppt课件
1)粘着磨损 (最普通的磨损)
当摩擦表面的不平度的尖峰相互作用的各点发生粘着后，在相对滑动时， 材料从运动副的一个表面转移到另一个表面，故而形成粘着磨损。
严重的粘着磨损会造成运动副咬死，不能正常运转 。
影响因素： ①同类摩擦副材料比异类材料容易粘着，如钢件运动副的 相对运动； ②脆性材料比塑性材料的粘着能力高； ③在一定范围内，零 件的表面粗糙度愈小，抗粘着能力愈强。
机械基础
§1-3 摩擦和磨损
摩擦和磨损
1
§1-4 摩擦与磨损
摩擦和磨损是自然界和社会生活中普遍存在的现象。 有时人们利用它们有利的一面，如车辆行驶、带传动等是利用
摩擦作用，精加工中的磨削、抛光等是利用磨损的有用方面。 由于摩擦的存在造成了机器的磨损、发热和能量损耗。 据估计目前世界上约有30%~50%的能量消耗在各种形式的摩擦 中，约80%的机器是因为零件磨损而失效。
磨损会影响机器的精度，强敌工作的可靠性，甚至促使机器提前报废。
摩擦和磨损
8
§1-4 摩擦与磨损 1. 磨损过程
磨
损 量
Q
磨 合
稳定磨损
剧烈磨损
0 t2
t1
时间t
0~t1 ：磨合阶段 t1~t2：稳定磨损阶段
t2~~：剧烈磨损阶段
摩擦和磨损
9
§1-4 摩擦与磨损
1. 磨损过程
(1)磨合阶段
在运转初期，摩擦副的接触面积较小，单位面积上的实际载荷较 大，磨损速度较快。随着磨合的进行，实际接触面积不断增大，磨损
因此，零件的磨损是决定机器使用寿命的主要因素。
摩擦和磨损
2
§1-4 摩擦与磨损
一、 摩擦
1. 定义：两物体的接触表面阻碍它们相对运动的机械阻力。 相互摩擦的两个物体称为摩擦副。
当摩擦表面的不平度的尖峰相互作用的各点发生粘着后，在相对滑动时， 材料从运动副的一个表面转移到另一个表面，故而形成粘着磨损。
严重的粘着磨损会造成运动副咬死，不能正常运转 。
影响因素： ①同类摩擦副材料比异类材料容易粘着，如钢件运动副的 相对运动； ②脆性材料比塑性材料的粘着能力高； ③在一定范围内，零 件的表面粗糙度愈小，抗粘着能力愈强。
机械基础
§1-3 摩擦和磨损
摩擦和磨损
1
§1-4 摩擦与磨损
摩擦和磨损是自然界和社会生活中普遍存在的现象。 有时人们利用它们有利的一面，如车辆行驶、带传动等是利用
摩擦作用，精加工中的磨削、抛光等是利用磨损的有用方面。 由于摩擦的存在造成了机器的磨损、发热和能量损耗。 据估计目前世界上约有30%~50%的能量消耗在各种形式的摩擦 中，约80%的机器是因为零件磨损而失效。
磨损会影响机器的精度，强敌工作的可靠性，甚至促使机器提前报废。
摩擦和磨损
8
§1-4 摩擦与磨损 1. 磨损过程
磨
损 量
Q
磨 合
稳定磨损
剧烈磨损
0 t2
t1
时间t
0~t1 ：磨合阶段 t1~t2：稳定磨损阶段
t2~~：剧烈磨损阶段
摩擦和磨损
9
§1-4 摩擦与磨损
1. 磨损过程
(1)磨合阶段
在运转初期，摩擦副的接触面积较小，单位面积上的实际载荷较 大，磨损速度较快。随着磨合的进行，实际接触面积不断增大，磨损
因此，零件的磨损是决定机器使用寿命的主要因素。
摩擦和磨损
2
§1-4 摩擦与磨损
一、 摩擦
1. 定义：两物体的接触表面阻碍它们相对运动的机械阻力。 相互摩擦的两个物体称为摩擦副。
《摩擦磨损试验》课件
《摩擦磨损试验》ppt课件
目录 CONTENTS
• 摩擦磨损试验概述 • 摩擦磨损试验的种类 • 摩擦磨损试验的设备与材料 • 摩擦磨损试验的结果分析 • 摩擦磨损试验的应用 • 摩擦磨损试验的发展趋势与展望
01
摩擦磨损试验概述
摩擦磨损试验的定义
摩擦磨损试验
通过模拟实际工况，对材料或零件进行摩擦和磨 损性能测试的方法。
摩擦系数的确定
摩擦系数的测量
通过测量试样与对磨材料在一定压力 和速度下的摩擦力与正压力之比得到 摩擦系数。
摩擦系数的确定
根据测量的摩擦力与正压力之比，可 以得到摩擦系数随时间的变化曲线， 从而分析摩擦系数的变化规律。
表面形貌的分析
表面形貌的观察
通过光学显微镜、扫描电子显微镜等手 段观察试样表面在摩擦过程中的形貌变 化。
摩擦磨损试验可以研究材料的摩擦学 行为，揭示其摩擦磨损机制，为新型 耐磨材料的研发和应用提供理论支持 。
在石油化工中的应用
石油化工设备常常需要在高温、高压、腐蚀等恶劣环境下工作，其摩擦磨损性能对生产安全和经济效 益具有重要影响。
摩擦磨损试验可以研究石油化工设备的摩擦磨损机理，为其材料选择、设计和优化提供依据，提高设 备的安全性和可靠性。
开展多学科交叉研究
探索微观摩擦磨损机制
利用先进的微观观测手段，深入探索摩擦磨损的微 观机制，为新型试验技术的发展提供理论支持。
结合材料科学、物理学、化学等多学科知识 ，开发新型的摩擦磨损试验技术与方法。
开发智能化试验系统
结合人工智能和机器学习技术，开发能够自 动识别、预测摩擦磨损行为的智能化试验系 统。
复合摩擦磨损试验
总结词
同时模拟滑动和滚动摩擦以及不同润滑条件下的摩擦和磨损行为。
目录 CONTENTS
• 摩擦磨损试验概述 • 摩擦磨损试验的种类 • 摩擦磨损试验的设备与材料 • 摩擦磨损试验的结果分析 • 摩擦磨损试验的应用 • 摩擦磨损试验的发展趋势与展望
01
摩擦磨损试验概述
摩擦磨损试验的定义
摩擦磨损试验
通过模拟实际工况，对材料或零件进行摩擦和磨 损性能测试的方法。
摩擦系数的确定
摩擦系数的测量
通过测量试样与对磨材料在一定压力 和速度下的摩擦力与正压力之比得到 摩擦系数。
摩擦系数的确定
根据测量的摩擦力与正压力之比，可 以得到摩擦系数随时间的变化曲线， 从而分析摩擦系数的变化规律。
表面形貌的分析
表面形貌的观察
通过光学显微镜、扫描电子显微镜等手 段观察试样表面在摩擦过程中的形貌变 化。
摩擦磨损试验可以研究材料的摩擦学 行为，揭示其摩擦磨损机制，为新型 耐磨材料的研发和应用提供理论支持 。
在石油化工中的应用
石油化工设备常常需要在高温、高压、腐蚀等恶劣环境下工作，其摩擦磨损性能对生产安全和经济效 益具有重要影响。
摩擦磨损试验可以研究石油化工设备的摩擦磨损机理，为其材料选择、设计和优化提供依据，提高设 备的安全性和可靠性。
开展多学科交叉研究
探索微观摩擦磨损机制
利用先进的微观观测手段，深入探索摩擦磨损的微 观机制，为新型试验技术的发展提供理论支持。
结合材料科学、物理学、化学等多学科知识 ，开发新型的摩擦磨损试验技术与方法。
开发智能化试验系统
结合人工智能和机器学习技术，开发能够自 动识别、预测摩擦磨损行为的智能化试验系 统。
复合摩擦磨损试验
总结词
同时模拟滑动和滚动摩擦以及不同润滑条件下的摩擦和磨损行为。
材料力学性能教学课件材料的摩擦与磨损性能
通过选用合适的材料、表面处理、润滑和改善工艺等措施来改善材料的摩擦 与磨损性能，并延长材料的使用寿命。
结论及展望
通过对材料的摩擦与磨损性能的深入研究，可以为材料的选择和应用提供科学依据，进一步提高材料的性能和可靠 性。
金属材料
金属材料通常具有较高的摩擦系数，但也可以通过表面处理和润滑来减少磨损。
聚合物材料
聚合物材料具有较低的摩擦系数，但其耐磨性能相对较差。
陶瓷材料
陶瓷材料通常具有较低的摩擦系数和较高的耐磨性能，但也容易产生表面粉化。
影响摩擦与磨损的因素
1 接触压力
增加接触压力会增加摩擦力和磨损。
3 温度
高温环境下摩擦和磨损会加剧。
2 表面粗糙度
粗糙表面会增加摩擦力和磨损。
摩擦与磨损的测试方法
1
磨损实验
2
使用特定装置和试样进行磨损实验，以获得
材料的磨损特性和性能。
3
滑动摩擦测试
通过模拟实际工况下的滑动摩擦来评估材料 的摩擦和磨损性能。
表面分析
通过观察和分析材料表面的变化，了解摩擦 和磨损的影响。
改善材料的摩擦与磨损性能的 措施
材料力学性能教学课件 PPT材料的摩擦与磨损性 能
在本课程中，我们将探讨材料的摩擦与磨损性能。了解摩擦力与摩擦系数的 含义，并分析擦力与磨损之间的相互作用。探讨不同材料之间的摩擦和 磨损的特点，以及它们对材料性能和寿命的影响。
常见材料的摩擦与磨损性能比较
结论及展望
通过对材料的摩擦与磨损性能的深入研究，可以为材料的选择和应用提供科学依据，进一步提高材料的性能和可靠 性。
金属材料
金属材料通常具有较高的摩擦系数，但也可以通过表面处理和润滑来减少磨损。
聚合物材料
聚合物材料具有较低的摩擦系数，但其耐磨性能相对较差。
陶瓷材料
陶瓷材料通常具有较低的摩擦系数和较高的耐磨性能，但也容易产生表面粉化。
影响摩擦与磨损的因素
1 接触压力
增加接触压力会增加摩擦力和磨损。
3 温度
高温环境下摩擦和磨损会加剧。
2 表面粗糙度
粗糙表面会增加摩擦力和磨损。
摩擦与磨损的测试方法
1
磨损实验
2
使用特定装置和试样进行磨损实验，以获得
材料的磨损特性和性能。
3
滑动摩擦测试
通过模拟实际工况下的滑动摩擦来评估材料 的摩擦和磨损性能。
表面分析
通过观察和分析材料表面的变化，了解摩擦 和磨损的影响。
改善材料的摩擦与磨损性能的 措施
材料力学性能教学课件 PPT材料的摩擦与磨损性 能
在本课程中，我们将探讨材料的摩擦与磨损性能。了解摩擦力与摩擦系数的 含义，并分析擦力与磨损之间的相互作用。探讨不同材料之间的摩擦和 磨损的特点，以及它们对材料性能和寿命的影响。
常见材料的摩擦与磨损性能比较
材料力学性能第七章金属的磨损ppt课件
➢形态特征：小针状或痘状凹坑， 45 贝壳状
➢ 根据剥落裂纹起始位置及形态不同，分为：
➢ (1) 麻点剥落（点蚀）
➢ (2) 浅层剥落
➢
(3) 深层剥落（表面压碎）
46
2. 接触应力
➢ 两物体相互接触时，在表面上产生的局部压入应力称 为接触应力，也称为赫兹应力。
➢ 线接触（齿轮）与点接触（滚珠轴承）
上图为温度对胶合磨损的影响，可以看出， 当表面温度达到临界值(约80℃)时, 磨损量 和摩擦系数都急剧增加。
17
润滑油、润滑脂的影响
在润滑油、润滑脂中加人油性或极压添加剂能提高润 滑油膜吸附能力及油膜强度，能成倍地提高抗粘着磨 损能力。
油性添加剂是由极性非常强的分子组成，在常温条件 下，吸附在金属表面上形成边界润滑膜，防止金属表 面的直接接触，保持摩擦面的良好润滑状态。
磨损是一个复杂的系统工程
6
机件正常运行的磨损过程
（a）磨损量与 时间或行程关系曲线；
（b）磨损速率与 时间或行程关系曲线
7
3. 磨损的分类方法
粘着磨损 磨粒磨损
冲蚀磨损 疲劳磨损 微动磨损 腐蚀磨损
8
§7.2 磨损模型
一、粘着磨损 1. 磨损机理 ➢定义：在滑动摩擦条件下，当摩擦副相对滑动速 度较小（钢小于1m/s）时发生的， ➢原因：缺乏润滑油，摩擦副表面无氧化膜，且单 位法向载荷很大，σ接触＞σs又称咬合磨损
36
主轴转速 ： 60r/min ～ 12000r/min
主轴转速示值准确度： ± 2r/min
高温炉温度范围： 室温～ 800℃；
高温炉密封性能： 在连续充入氮气（纯度
99.9%以上）的条件下，炉内 氧气含量应能达到1%以下。 最大负荷：
➢ 根据剥落裂纹起始位置及形态不同，分为：
➢ (1) 麻点剥落（点蚀）
➢ (2) 浅层剥落
➢
(3) 深层剥落（表面压碎）
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2. 接触应力
➢ 两物体相互接触时，在表面上产生的局部压入应力称 为接触应力，也称为赫兹应力。
➢ 线接触（齿轮）与点接触（滚珠轴承）
上图为温度对胶合磨损的影响，可以看出， 当表面温度达到临界值(约80℃)时, 磨损量 和摩擦系数都急剧增加。
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润滑油、润滑脂的影响
在润滑油、润滑脂中加人油性或极压添加剂能提高润 滑油膜吸附能力及油膜强度，能成倍地提高抗粘着磨 损能力。
油性添加剂是由极性非常强的分子组成，在常温条件 下，吸附在金属表面上形成边界润滑膜，防止金属表 面的直接接触，保持摩擦面的良好润滑状态。
磨损是一个复杂的系统工程
6
机件正常运行的磨损过程
（a）磨损量与 时间或行程关系曲线；
（b）磨损速率与 时间或行程关系曲线
7
3. 磨损的分类方法
粘着磨损 磨粒磨损
冲蚀磨损 疲劳磨损 微动磨损 腐蚀磨损
8
§7.2 磨损模型
一、粘着磨损 1. 磨损机理 ➢定义：在滑动摩擦条件下，当摩擦副相对滑动速 度较小（钢小于1m/s）时发生的， ➢原因：缺乏润滑油，摩擦副表面无氧化膜，且单 位法向载荷很大，σ接触＞σs又称咬合磨损
36
主轴转速 ： 60r/min ～ 12000r/min
主轴转速示值准确度： ± 2r/min
高温炉温度范围： 室温～ 800℃；
高温炉密封性能： 在连续充入氮气（纯度
99.9%以上）的条件下，炉内 氧气含量应能达到1%以下。 最大负荷：
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13
第二节 表面热力学
一、表面张力与表面能
1. 表面热力学函数
在表面，晶格的周期性被切断，因此表面原子处 于与固体内部不同的环境之中。其实，表面的组成和 物理性质是由单一相慢慢地变化而来的领域，虽然很 难把它当作原来的热力学相，但能作为一种由温度、 面积、曲率半径以及各组分原子的质量等决定的特殊 相来处理。总之，固体表面相的热力学性质必须与固 体内部区别开来考虑。
面心立方表面原子的配位数
在表面的位置 配位数 表面所处晶面 配位数
角上原子
3
原子在(111)上
9
边缘原子
5
原子在(100)上
8 10
表面的电子分布
(a) 电荷密度分布
(b) 电荷分布
11
表面缺陷
12
点缺陷、线缺陷和面缺陷
点缺陷：在三维方向上都很小的缺陷。 线缺陷：它是在一个方向上尺寸较大，而在另外两个 方向上尺寸较小的线缺陷。 面缺由陷于：界晶面体特的殊缺的陷结若构主和要界是面沿能二量维，方使向得伸界展面开有来许， 而多在与晶另体一内维部方不向同上的的性尺质寸。变例化如相，对界地面甚的小扩，散则、称界为面面 缺吸陷附、。界各面种腐界蚀面、如界晶面体与表位面错、的晶相界互、作亚用晶等界，及并相对界材等 都料是的面机缺械陷性，能它（们强通度常、只韧有性一）个以至及几对个变原形子、层再厚结。晶和 相变过程等都有重要影响。
键”时，表面原子的能量就会升高。和表面原子的这
种高出来的能量相连的就是表面能。
19
晶面的表面能
不同晶面作表面时，断键数目不同，因而表面能不同。
20
表面能
还可以更直观地说明表面能，设有一横截面为 1cm2的固体柱，在理想条件下（真空中）将它分 成两段时所作的功称为内聚功Wc，它表征了相同 物质间的吸引强度。拉断后的固体柱增加了两个 面积为1cm2的新表面，相应增加的表面能为2γa， γa为固体a增加的表面能。
G s a
T ,P
0
所以
WsT,P Gsda
G s （表面张力与表面自由能相一致 ）
低温，解理表面的原子不能自由扩散时，由于在表面
残留有畸变，因此
Gs
aGas
T,P
18
表面能的物理图像
以面心立方金属的（100）面作为表面
只有当每个原子有12个最近邻，能量才最低，结
构最稳定。当少了四个最近邻原子，出现ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ四个“断
材料摩擦磨损
1
PART ONE
前言
请在此处添加具体内容，文字尽量言简意赅，见到 那描述即可，不必过于繁琐，注意版面美观度。
2
引言
摩擦学(Tribology)是近三十多年来迅速发展起来的 一门新兴边沿学科。它主要包括摩擦、磨损和润滑等研 究领域。摩擦导致大量机械能的损耗，而磨损则是机械 零件失效的一个重要原因。
目前的研究热点：空间、生物、 微纳米、高速机械等。
6
课程内容
1、材料表面特性及接触力学 2、材料的摩擦 3、材料的磨损
7
第一章 固体表面特性
第一节 固体表面特性及结构
但物质不是无限的，在晶体中原子或分子的周期 性排列发生大面积突然终止的地方就出现了界面，如 固体－液体、固体－气体及固体－固体的界面，常把 固体－气体（或真空）、固体－液体的界面称为固体 的表面。
14
热力学函数
现就其周围包含有N个原子的固体平面而言，若每 一原子的体能量为E0，则每单位面积的表面能ES与总能 量E之间有下述关系 ：
ENE oaE s a是表面积。
每单位面积的表面熵为SS ，体熵为S0，则固体的总的 熵S为：
SNo SaS s
15
热力学函数
表面每单位面积的功为:
As EsTSs
包含着许多物理、化学及力学过程。物理学、化 学及材料科学工作者对此相当关注。摩擦与磨损直接 影响机械零件间力、功或运动的传递，因此，又是机 械工程师们重视的问题。不难看出，摩擦和磨损的研 究将是多学科的综合，涉及物理、化学、数学、材料 科学和机械工程等方面的很多基础知识。
4
三个问题
为解决摩擦学领域中的技术问题，必须弄清楚摩擦 学基本的问题。
如果没有任何非可逆过程，那么这个可逆功
W
s T
,P就
等于表面能量的变化。因此
WsT,Pd(Gsa)
W sT,P (G a sa) T,Pd a G sa G as T,P 1d 7 a
表面张力
高温时，在由解理而制得的新的表面的情况下，表 面原子自由地在表面扩散的时候，与面积无关，则
很多物理化学过程：催化、腐蚀、摩擦和电 子发射等都发生在“表面”，可见其重要性。
表面是一个抽象的概念，实际常把无厚度的抽象表 面叫数学表面，把厚度在几个原子层内的表面叫作物 理表面，而把我们常说实际的固体表面叫工程表面。
8
金属表面的实际构成示意图
工程表面
9
表面结构
表面原子 M 的配位数 为 5。而基 体中的任一 个原子的配 位数为 6。
据估计，工业化国家能源的约30％消耗于摩擦。对 一个高度工业化的国家，每年因摩擦和磨损所造成的经 济损失差不多占其国民经济年产值的l～2％。摩擦与磨 损的研究是一个有重大社会经济效益的课题。
摩擦与磨损自古以来就存在，利弊共存。
3
摩擦与磨损
摩擦与磨损是涉及两个或两个以上作相对 运动物体之间的界面的科学和技术问题的一门 学科。
根据功能原理得 Wc＝2γa
21
物质的表面能和界面能
假如柱的上段为物质a，下段为物质b，则接触部分的
界面能为γab。若使柱在a、b界面上断开，对柱所作的功 称为粘附功Wab。断开后柱增加表面能γa和γb。根据功能 原理得
表面每单位面积的吉布斯（Gibbs）自由能为：
Gs HsTSs
系统总的自由能为：
GNG oaG s
16
表面张力
在建立新的表面时，邻近的原子丢失、键被切断。 为此，必须作某种功。在一定的温度、压力下，保持 平衡条件，当表面积a只增加da时，该系统也必须做
功。这个可逆的表面功W S由下式给出：
Ws da
(1)通过物理和化学作用，环境对表面特征的影响； (2)接触表面之间的力的产生和传输； (3)作用在表面接触点处的外力附近表面材料的特性。
摩擦学的这三个方面问题显然是互相联系的。因 此，为了能全面解决摩擦学问题，必须对这三个方面 问题有所了解。
5
前景
随着工业的发展，特别是在现代 工业与技术中高速、重载的运转条件， 核反应堆、宇宙飞船那样的恶劣工作 环境，微型机构、生物等方面，对摩 擦与磨损提出了越来越高的要求，为 这门新兴学科的发展提供了强大动力。
第二节 表面热力学
一、表面张力与表面能
1. 表面热力学函数
在表面，晶格的周期性被切断，因此表面原子处 于与固体内部不同的环境之中。其实，表面的组成和 物理性质是由单一相慢慢地变化而来的领域，虽然很 难把它当作原来的热力学相，但能作为一种由温度、 面积、曲率半径以及各组分原子的质量等决定的特殊 相来处理。总之，固体表面相的热力学性质必须与固 体内部区别开来考虑。
面心立方表面原子的配位数
在表面的位置 配位数 表面所处晶面 配位数
角上原子
3
原子在(111)上
9
边缘原子
5
原子在(100)上
8 10
表面的电子分布
(a) 电荷密度分布
(b) 电荷分布
11
表面缺陷
12
点缺陷、线缺陷和面缺陷
点缺陷：在三维方向上都很小的缺陷。 线缺陷：它是在一个方向上尺寸较大，而在另外两个 方向上尺寸较小的线缺陷。 面缺由陷于：界晶面体特的殊缺的陷结若构主和要界是面沿能二量维，方使向得伸界展面开有来许， 而多在与晶另体一内维部方不向同上的的性尺质寸。变例化如相，对界地面甚的小扩，散则、称界为面面 缺吸陷附、。界各面种腐界蚀面、如界晶面体与表位面错、的晶相界互、作亚用晶等界，及并相对界材等 都料是的面机缺械陷性，能它（们强通度常、只韧有性一）个以至及几对个变原形子、层再厚结。晶和 相变过程等都有重要影响。
键”时，表面原子的能量就会升高。和表面原子的这
种高出来的能量相连的就是表面能。
19
晶面的表面能
不同晶面作表面时，断键数目不同，因而表面能不同。
20
表面能
还可以更直观地说明表面能，设有一横截面为 1cm2的固体柱，在理想条件下（真空中）将它分 成两段时所作的功称为内聚功Wc，它表征了相同 物质间的吸引强度。拉断后的固体柱增加了两个 面积为1cm2的新表面，相应增加的表面能为2γa， γa为固体a增加的表面能。
G s a
T ,P
0
所以
WsT,P Gsda
G s （表面张力与表面自由能相一致 ）
低温，解理表面的原子不能自由扩散时，由于在表面
残留有畸变，因此
Gs
aGas
T,P
18
表面能的物理图像
以面心立方金属的（100）面作为表面
只有当每个原子有12个最近邻，能量才最低，结
构最稳定。当少了四个最近邻原子，出现ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ四个“断
材料摩擦磨损
1
PART ONE
前言
请在此处添加具体内容，文字尽量言简意赅，见到 那描述即可，不必过于繁琐，注意版面美观度。
2
引言
摩擦学(Tribology)是近三十多年来迅速发展起来的 一门新兴边沿学科。它主要包括摩擦、磨损和润滑等研 究领域。摩擦导致大量机械能的损耗，而磨损则是机械 零件失效的一个重要原因。
目前的研究热点：空间、生物、 微纳米、高速机械等。
6
课程内容
1、材料表面特性及接触力学 2、材料的摩擦 3、材料的磨损
7
第一章 固体表面特性
第一节 固体表面特性及结构
但物质不是无限的，在晶体中原子或分子的周期 性排列发生大面积突然终止的地方就出现了界面，如 固体－液体、固体－气体及固体－固体的界面，常把 固体－气体（或真空）、固体－液体的界面称为固体 的表面。
14
热力学函数
现就其周围包含有N个原子的固体平面而言，若每 一原子的体能量为E0，则每单位面积的表面能ES与总能 量E之间有下述关系 ：
ENE oaE s a是表面积。
每单位面积的表面熵为SS ，体熵为S0，则固体的总的 熵S为：
SNo SaS s
15
热力学函数
表面每单位面积的功为:
As EsTSs
包含着许多物理、化学及力学过程。物理学、化 学及材料科学工作者对此相当关注。摩擦与磨损直接 影响机械零件间力、功或运动的传递，因此，又是机 械工程师们重视的问题。不难看出，摩擦和磨损的研 究将是多学科的综合，涉及物理、化学、数学、材料 科学和机械工程等方面的很多基础知识。
4
三个问题
为解决摩擦学领域中的技术问题，必须弄清楚摩擦 学基本的问题。
如果没有任何非可逆过程，那么这个可逆功
W
s T
,P就
等于表面能量的变化。因此
WsT,Pd(Gsa)
W sT,P (G a sa) T,Pd a G sa G as T,P 1d 7 a
表面张力
高温时，在由解理而制得的新的表面的情况下，表 面原子自由地在表面扩散的时候，与面积无关，则
很多物理化学过程：催化、腐蚀、摩擦和电 子发射等都发生在“表面”，可见其重要性。
表面是一个抽象的概念，实际常把无厚度的抽象表 面叫数学表面，把厚度在几个原子层内的表面叫作物 理表面，而把我们常说实际的固体表面叫工程表面。
8
金属表面的实际构成示意图
工程表面
9
表面结构
表面原子 M 的配位数 为 5。而基 体中的任一 个原子的配 位数为 6。
据估计，工业化国家能源的约30％消耗于摩擦。对 一个高度工业化的国家，每年因摩擦和磨损所造成的经 济损失差不多占其国民经济年产值的l～2％。摩擦与磨 损的研究是一个有重大社会经济效益的课题。
摩擦与磨损自古以来就存在，利弊共存。
3
摩擦与磨损
摩擦与磨损是涉及两个或两个以上作相对 运动物体之间的界面的科学和技术问题的一门 学科。
根据功能原理得 Wc＝2γa
21
物质的表面能和界面能
假如柱的上段为物质a，下段为物质b，则接触部分的
界面能为γab。若使柱在a、b界面上断开，对柱所作的功 称为粘附功Wab。断开后柱增加表面能γa和γb。根据功能 原理得
表面每单位面积的吉布斯（Gibbs）自由能为：
Gs HsTSs
系统总的自由能为：
GNG oaG s
16
表面张力
在建立新的表面时，邻近的原子丢失、键被切断。 为此，必须作某种功。在一定的温度、压力下，保持 平衡条件，当表面积a只增加da时，该系统也必须做
功。这个可逆的表面功W S由下式给出：
Ws da
(1)通过物理和化学作用，环境对表面特征的影响； (2)接触表面之间的力的产生和传输； (3)作用在表面接触点处的外力附近表面材料的特性。
摩擦学的这三个方面问题显然是互相联系的。因 此，为了能全面解决摩擦学问题，必须对这三个方面 问题有所了解。
5
前景
随着工业的发展，特别是在现代 工业与技术中高速、重载的运转条件， 核反应堆、宇宙飞船那样的恶劣工作 环境，微型机构、生物等方面，对摩 擦与磨损提出了越来越高的要求，为 这门新兴学科的发展提供了强大动力。