朝氣蓬勃的摩擦學(xué)課件

專用材料與器件研究部耿哲專用材料與器件研究部1人類自誕生之日起，摩擦始終伴隨著人類的活動(dòng)。人類與摩擦利用摩擦生熱鉆木取火古埃及人使用水作潤滑劑搬運(yùn)石像利用齒輪傳動(dòng)的記里鼓車“滾動(dòng)”戰(zhàn)勝“滑動(dòng)”——車輪的發(fā)明和使用復(fù)原的西周馬車水石像用于碾壓谷物制成粉漿或去皮的石磨和石碾子使用了徑向軸承和止推軸承的風(fēng)車人類自誕生之日起，摩擦始終伴隨著人類的活動(dòng)。人類與摩擦利用摩2瓦特改良蒸汽機(jī)，開始工業(yè)革命，摩擦學(xué)獲得新的發(fā)展當(dāng)今社會(huì)遇到的摩擦學(xué)問題航空發(fā)動(dòng)機(jī)的摩擦磨損水電站水輪機(jī)葉片的沖蝕航天器的固體潤滑高速列車輪軌的接觸疲勞……石油的加工利用開啟了礦物潤滑油稱霸的時(shí)代人類與摩擦瓦特改良蒸汽機(jī)，開始工業(yè)革命，摩擦學(xué)獲得新的發(fā)展當(dāng)今社會(huì)遇到3摩擦的早期實(shí)驗(yàn)研究列奧納多·達(dá)·芬奇LeonardoDaVinci(1452-1519)阿蒙頓G.Amontons(1663-1705)德薩居利斯Desaguliers(1683-1744)測(cè)量平面和斜面上的摩擦力研究表面接觸面積對(duì)摩擦力的影響滾柱和半軸承上的摩擦力矩最早對(duì)摩擦現(xiàn)象作定量研究。提出摩擦粘附概念。做了一系列摩擦、磨損和潤滑實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)軸承，并首次定義摩擦系數(shù)。計(jì)算作水平運(yùn)動(dòng)所需的力的裝置鉛的粘附作用實(shí)驗(yàn)?zāi)Σ恋脑缙趯?shí)驗(yàn)研究列奧納多·達(dá)·芬奇阿蒙頓德薩居利斯測(cè)量平面4庫侖Coulomb(1736-1806)歐拉Euler(1707-1783)從靜摩擦研究擴(kuò)大到動(dòng)摩擦研究，引入μ作為摩擦系數(shù)符號(hào)，導(dǎo)出μ=tanα，α為斜面與水平面的夾角。左圖為研究斜面上物體運(yùn)動(dòng)的示意圖庫侖的實(shí)驗(yàn)工作分析全面、操作精確、觀測(cè)仔細(xì)、記錄嚴(yán)格，是實(shí)驗(yàn)研究客觀規(guī)律的典范，并第一個(gè)用實(shí)驗(yàn)研究了滾動(dòng)摩擦。測(cè)滑動(dòng)摩擦力的裝置研究滾動(dòng)摩擦的裝置摩擦的早期實(shí)驗(yàn)研究庫侖歐拉從靜摩擦研究擴(kuò)大到動(dòng)摩擦研究，引入μ作為摩擦系數(shù)符號(hào)5古典摩擦定律摩擦的早期實(shí)驗(yàn)研究得出了“古典摩擦定律”：1摩擦力與法向載荷成正比；2摩擦力與物體大小無關(guān)；3滑動(dòng)摩擦力與滑動(dòng)速度無關(guān)；4靜摩擦力總是大于動(dòng)摩擦力。大家對(duì)上述摩擦定律都很熟悉，因?yàn)橹袑W(xué)物理教材都會(huì)提到上述內(nèi)容，還會(huì)給出一張物體之間的摩擦系數(shù)表格。但是上述摩擦定律卻是不嚴(yán)密的。它存在局限性，原因是滑動(dòng)摩擦系數(shù)不是恒定的，它受到表面膜、材料參數(shù)、潤滑條件、溫度、滑動(dòng)速度、載荷等因素的影響。古典摩擦定律摩擦的早期實(shí)驗(yàn)研究得出了“古典摩擦定律”：16摩擦的起因究竟是什么機(jī)械嚙合學(xué)說——認(rèn)為摩擦是由摩擦是由表面粗糙的凹凸不平引起的。分子學(xué)說——分子(原子)被迫進(jìn)入彼此的引力場(chǎng)而又被分開時(shí)消耗能量。分子機(jī)械理論——統(tǒng)一分子和機(jī)械兩種學(xué)說。焊合、剪切、犁削理論——金屬與金屬緊密接觸區(qū)出現(xiàn)“冷焊”，需外加剪切力將這些接點(diǎn)剪斷；硬表面的微凸體會(huì)犁削軟材料，二者合計(jì)構(gòu)成摩擦力。能量理論——認(rèn)為在金屬的摩擦中，主要能量都消耗在塑性變形過程中。從達(dá)·芬奇對(duì)摩擦的研究至今，科學(xué)家們對(duì)于摩擦原因的解釋提出了各種理論，主要有：但是影響摩擦的因素相當(dāng)復(fù)雜，現(xiàn)有的學(xué)說仍無法完整和圓滿地將摩擦的物理機(jī)制說清楚?！Σ恋钠鹨蚓烤故鞘裁礄C(jī)械嚙合學(xué)說——認(rèn)為摩擦是由摩擦是由表面7摩擦學(xué)是研究做相對(duì)運(yùn)動(dòng)的相互作用表面及其有關(guān)理論和實(shí)踐的一門科學(xué)技術(shù)。那什么是摩擦、磨損和潤滑呢？什么是摩擦學(xué)1966年，英國教育科研部關(guān)于摩擦學(xué)教育和科研的報(bào)告（Jost報(bào)告）正式提出“摩擦學(xué)”概念。摩擦學(xué)（Tribology）定義：摩擦學(xué)包括摩擦、磨損和潤滑等研究領(lǐng)域。摩擦學(xué)是研究做相對(duì)運(yùn)動(dòng)的相互作用表面及其有關(guān)理論和實(shí)踐的一門8在外力作用下物體相互接觸表面之間發(fā)生切向相對(duì)運(yùn)動(dòng)或有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)出現(xiàn)阻礙該運(yùn)動(dòng)行為并且伴隨著能量損耗的現(xiàn)象和過程。有趣的問題摩擦系數(shù)的影響因素很多,而磨損的成因也很復(fù)雜,這些因素對(duì)摩擦系數(shù)和磨損的影響是不同的。例如在潤滑條件下工作的工件,摩擦系數(shù)低,但材料表面因疲勞仍會(huì)發(fā)生磨損；再如高溫條件下,某些材料表面生成軟質(zhì)疏松的氧化膜,使摩擦系數(shù)降低,但它們易被去除而使材料磨損嚴(yán)重。生活中的摩擦與我們形影不離早晨我們醒來，眼皮和眼球完成全天的第一個(gè)摩擦。隨后的穿衣、走路、刷牙、洗臉、吃飯都需要摩擦。鞋底紋路的設(shè)計(jì)需考慮止滑性能摩擦傳動(dòng)弦樂器需摩擦發(fā)出美妙的音樂體育中的摩擦不勝枚舉什么是摩擦學(xué)摩擦打繩結(jié)需要摩擦摩擦系數(shù)低，材料磨損就輕嗎？在外力作用下物體相互接觸表面之間發(fā)生切向相對(duì)運(yùn)動(dòng)或有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)9磨損有趣的問題材料耐磨性和硬度、屈服強(qiáng)度等常規(guī)力學(xué)性能不同，它不是材料的固有屬性，而受使用工況條件、材料本身性能及相互作用等因素的影響。因此單憑硬度很難判斷材料的磨損就輕。磨損表面形貌千變?nèi)f化按磨損機(jī)理，將磨損類型分為6類：磨粒磨損、粘著磨損、疲勞磨損、微動(dòng)磨損、沖蝕磨損和腐蝕磨損。磨損不像摩擦那樣具有簡單的定律。磨粒磨損粘著磨損疲勞磨損微動(dòng)磨損沖蝕磨損什么是摩擦學(xué)由于摩擦造成相互接觸表面損傷、變形或表層材料逐漸流失的現(xiàn)象和過程。材料硬度越高，磨損越輕嗎？磨損有趣的問題材料耐磨性和硬度、屈服強(qiáng)度等常規(guī)力學(xué)性能不同，10有趣的問題答案是否定的。潤滑劑的首要功效當(dāng)然是減少摩擦，控制磨損，但除此之外，它們還有清潔、冷卻、防銹、減振、密封、傳遞動(dòng)力及降低噪聲等一系列作用。生活中的潤滑點(diǎn)點(diǎn)滴滴鉛筆芯粉末撒在鑰匙上，開鎖更自如滴幾滴潤滑油在門軸上消除“嘎吱”聲自行車鏈條的潤滑理發(fā)師將剃刀在粗帆布上打鏜，磨光刀面并黏上一層潤滑膜什么是摩擦學(xué)在相對(duì)運(yùn)動(dòng)又相互作用表面間加入易剪切物質(zhì)以減少摩擦和控制磨損的方法。潤滑潤滑劑的作用只是潤滑嗎？有趣的問題答案是否定的。潤滑劑的首要功效當(dāng)然是減少摩擦，控制11如何做摩擦磨損試驗(yàn)?zāi)Σ聊p試驗(yàn)分為實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、模擬（臺(tái)架）試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)使用試驗(yàn)。小提示實(shí)驗(yàn)室常見的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)四球機(jī)往復(fù)試驗(yàn)機(jī)銷/盤試驗(yàn)機(jī)環(huán)塊試驗(yàn)機(jī)交叉圓柱試驗(yàn)機(jī)接觸疲勞試驗(yàn)機(jī)磨粒磨損試驗(yàn)機(jī)環(huán)-環(huán)試驗(yàn)機(jī)做摩擦磨損試驗(yàn)，應(yīng)注意研究載荷、速度等試驗(yàn)參數(shù)的變化對(duì)材料摩擦磨損性能的影響。避免在單一參數(shù)條件下，就對(duì)材料的摩擦磨損性能做出評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)有點(diǎn)、線、面接觸形式；有滑動(dòng)、滾動(dòng)、滑滾混合摩擦形式；有旋轉(zhuǎn)、直線、沖擊、振動(dòng)、單向、往復(fù)等運(yùn)動(dòng)形式。實(shí)驗(yàn)前需選擇合適的試驗(yàn)機(jī)和試驗(yàn)參數(shù)，盡量模擬材料的服役工況。如何做摩擦磨損試驗(yàn)?zāi)Σ聊p試驗(yàn)分為實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、模擬（臺(tái)架）試12摩擦學(xué)的新興研究領(lǐng)域空間摩擦學(xué)專門研究空間運(yùn)載和飛行器件相互接觸、相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面的摩擦、磨損和潤滑的一門學(xué)科。特點(diǎn)高真空、溫差大、微重力、強(qiáng)輻射和原子氧研究對(duì)象空間站火箭衛(wèi)星載人飛船各類航天器和運(yùn)載工具的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)如電源系統(tǒng)、姿態(tài)控制系統(tǒng)、天線系統(tǒng)和推進(jìn)系統(tǒng)等所涉及的運(yùn)動(dòng)部件如滾動(dòng)/滑動(dòng)軸承、齒輪、蝸輪/蝸桿、滑動(dòng)電接觸件、軸、緊固件、電接插件、密封件等等，還有許多一次性動(dòng)作和重復(fù)動(dòng)作的部件，都要求良好的潤滑和防止冷焊。摩擦學(xué)的新興研究領(lǐng)域空間摩擦學(xué)專門研究空間運(yùn)載和飛行器件相互13納米摩擦學(xué)在原子、分子尺度上（0.1～100納米）研究相對(duì)運(yùn)動(dòng)界面的摩擦、磨損與潤滑的行為和機(jī)理。特點(diǎn)經(jīng)典摩擦定律不適用于原子尺度。研究對(duì)象納米顆粒作為復(fù)合材料的填料或油品的添加劑，改善材料的摩擦磨損性能。微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）、微結(jié)構(gòu)制造、納米精度加工/控制、表面微改性技術(shù)中的微摩擦、微磨損問題和納米級(jí)厚表面膜的潤滑問題。IBM公司制作的“量子圍欄”生物分子馬達(dá)硬盤中的微摩擦摩擦學(xué)的新興研究領(lǐng)域納米摩擦學(xué)在原子、分子尺度上（0.1～100納米）研究相對(duì)運(yùn)14生物摩擦學(xué)研究與生物系統(tǒng)相關(guān)的所有摩擦學(xué)問題。分為人體生物摩擦學(xué)和動(dòng)物仿生摩擦學(xué)。人體生物摩擦學(xué)動(dòng)物仿生摩擦學(xué)研究人體器官和人工組織的摩擦學(xué)行為，直接關(guān)系人類的生命健康。研究動(dòng)物體外表適應(yīng)自然環(huán)境的摩擦學(xué)行為，發(fā)展、提升工程摩擦副的性能。隱形眼鏡與眼睛的摩擦護(hù)發(fā)品對(duì)頭發(fā)的潤滑牙齒的磨損人工關(guān)節(jié)的磨損減小水摩擦阻力的“鯊魚皮”泳衣黏附于物體表面的壁虎機(jī)器人摩擦學(xué)的新興研究領(lǐng)域生物摩擦學(xué)研究與生物系統(tǒng)相關(guān)的所有摩擦學(xué)問題。分為人體生物摩15研究高低溫、高速、真空、輻射等特殊條件下的摩擦、磨損和潤滑問題。特殊工況摩擦學(xué)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中，氣路密封配副葉片材料的失效分析和可刮削涂層的性能評(píng)價(jià)，以及某些部件表面涂層的高溫摩擦磨損性能等。航空發(fā)動(dòng)機(jī)核電站核電站中一些部件也存在摩擦磨損問題。如核電泵用機(jī)械密封摩擦，輻照監(jiān)督管的微動(dòng)磨損等。摩擦學(xué)的新興研究領(lǐng)域研究高低溫、高速、真空、輻射等特殊條件下的摩擦、磨損和潤滑問16涂層摩擦學(xué)表面工程的巨大進(jìn)步導(dǎo)致涂層摩擦學(xué)的形成與發(fā)展。涂層和基體材料作為一個(gè)整體系統(tǒng)進(jìn)行材料設(shè)計(jì)，各自具備其最需要的性能?；w材料具有強(qiáng)度和韌性；而涂層具備耐磨、耐蝕、耐熱載荷和所需要的摩擦性質(zhì)。覆蓋涂層的表面在不同區(qū)域具有的影響摩擦學(xué)性質(zhì)的性能摩擦學(xué)的新興研究領(lǐng)域涂層摩擦學(xué)表面工程的巨大進(jìn)步導(dǎo)致涂層摩擦學(xué)的形成與發(fā)展。涂層17碳摩擦學(xué)碳摩擦學(xué)研究來源于形態(tài)不同，結(jié)構(gòu)特征各異的炭材料家族的摩擦磨損特性。碳納米管由于管狀分子外形和優(yōu)異的機(jī)械特性，被寄希望應(yīng)用于潤滑劑、復(fù)合材料、納米制造等方面，提供減摩、耐磨和潤滑性能。多層石墨烯（Few-LayerGraphene,FLG）系統(tǒng)中存在多個(gè)層間界面，受剪切時(shí)，會(huì)發(fā)生復(fù)雜的多界面滑移的行為，滑移行為能顯著影響摩擦力。

碳納米管與石墨基底的摩擦碳納米管與Si基底的摩擦多層石墨烯摩擦的分子動(dòng)力學(xué)模型摩擦學(xué)的新興研究領(lǐng)域碳摩擦學(xué)碳摩擦學(xué)研究來源于形態(tài)不同，結(jié)構(gòu)特征各異的炭材料家族18生態(tài)摩擦學(xué)地質(zhì)摩擦學(xué)也叫環(huán)境摩擦學(xué)或綠色摩擦學(xué)，研究生態(tài)系統(tǒng)中以及對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境產(chǎn)生影響的摩擦學(xué)問題。研究內(nèi)容包括環(huán)境友好潤滑劑、無公害摩擦學(xué)材料、摩擦降噪、減振等。研究地質(zhì)運(yùn)動(dòng)過程中相對(duì)運(yùn)動(dòng)的相互作用表面上各種現(xiàn)象產(chǎn)生、變化和發(fā)展的規(guī)律性及其應(yīng)用的科學(xué)。研究內(nèi)容包括地質(zhì)運(yùn)動(dòng)過程中的摩擦、磨損、潤滑和摩擦化學(xué)反應(yīng)，鉆井過程中的摩擦磨損問題等。地震是巖體沿?cái)鄬釉谀Σ量刂葡碌牧W(xué)作用引發(fā)的地下水的潤滑作用使堆積巖沿基巖下滑，造成滑坡摩擦學(xué)的新興研究領(lǐng)域生態(tài)摩擦學(xué)地質(zhì)摩擦學(xué)也叫環(huán)境摩擦學(xué)或綠色摩擦學(xué)，研究生態(tài)系統(tǒng)19摩擦學(xué)期刊摩擦學(xué)期刊20摩擦學(xué)與材料研究相結(jié)合，將有廣闊的發(fā)展前景。沒有摩擦學(xué)，人就不可能生存。謝謝！參考資料《奇妙的摩擦世界》崔海霞，陳建敏，周惠娣科學(xué)出版社2010《摩擦的早期實(shí)驗(yàn)研究》郭奕玲，沈慧君清華大學(xué)摩擦學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)頁《材料磨損原理及其耐磨性》劉家浚清華大學(xué)出版社1993《碳納米管與摩擦學(xué)前沿》ppt李瑞《CoatingsTribology》KennethHolmberg,AllanMatthewsElsevier2009部分圖片來自“百度圖片”磨損表面形貌來自多篇文獻(xiàn)，恕不一一列舉，在此感謝相關(guān)文章的作者。摩擦學(xué)與材料研究相結(jié)合，將有廣闊的發(fā)展前景。沒有摩擦學(xué)，人就21專用材料與器件研究部耿哲專用材料與器件研究部22人類自誕生之日起，摩擦始終伴隨著人類的活動(dòng)。人類與摩擦利用摩擦生熱鉆木取火古埃及人使用水作潤滑劑搬運(yùn)石像利用齒輪傳動(dòng)的記里鼓車“滾動(dòng)”戰(zhàn)勝“滑動(dòng)”——車輪的發(fā)明和使用復(fù)原的西周馬車水石像用于碾壓谷物制成粉漿或去皮的石磨和石碾子使用了徑向軸承和止推軸承的風(fēng)車人類自誕生之日起，摩擦始終伴隨著人類的活動(dòng)。人類與摩擦利用摩23瓦特改良蒸汽機(jī)，開始工業(yè)革命，摩擦學(xué)獲得新的發(fā)展當(dāng)今社會(huì)遇到的摩擦學(xué)問題航空發(fā)動(dòng)機(jī)的摩擦磨損水電站水輪機(jī)葉片的沖蝕航天器的固體潤滑高速列車輪軌的接觸疲勞……石油的加工利用開啟了礦物潤滑油稱霸的時(shí)代人類與摩擦瓦特改良蒸汽機(jī)，開始工業(yè)革命，摩擦學(xué)獲得新的發(fā)展當(dāng)今社會(huì)遇到24摩擦的早期實(shí)驗(yàn)研究列奧納多·達(dá)·芬奇LeonardoDaVinci(1452-1519)阿蒙頓G.Amontons(1663-1705)德薩居利斯Desaguliers(1683-1744)測(cè)量平面和斜面上的摩擦力研究表面接觸面積對(duì)摩擦力的影響滾柱和半軸承上的摩擦力矩最早對(duì)摩擦現(xiàn)象作定量研究。提出摩擦粘附概念。做了一系列摩擦、磨損和潤滑實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)軸承，并首次定義摩擦系數(shù)。計(jì)算作水平運(yùn)動(dòng)所需的力的裝置鉛的粘附作用實(shí)驗(yàn)?zāi)Σ恋脑缙趯?shí)驗(yàn)研究列奧納多·達(dá)·芬奇阿蒙頓德薩居利斯測(cè)量平面25庫侖Coulomb(1736-1806)歐拉Euler(1707-1783)從靜摩擦研究擴(kuò)大到動(dòng)摩擦研究，引入μ作為摩擦系數(shù)符號(hào)，導(dǎo)出μ=tanα，α為斜面與水平面的夾角。左圖為研究斜面上物體運(yùn)動(dòng)的示意圖庫侖的實(shí)驗(yàn)工作分析全面、操作精確、觀測(cè)仔細(xì)、記錄嚴(yán)格，是實(shí)驗(yàn)研究客觀規(guī)律的典范，并第一個(gè)用實(shí)驗(yàn)研究了滾動(dòng)摩擦。測(cè)滑動(dòng)摩擦力的裝置研究滾動(dòng)摩擦的裝置摩擦的早期實(shí)驗(yàn)研究庫侖歐拉從靜摩擦研究擴(kuò)大到動(dòng)摩擦研究，引入μ作為摩擦系數(shù)符號(hào)26古典摩擦定律摩擦的早期實(shí)驗(yàn)研究得出了“古典摩擦定律”：1摩擦力與法向載荷成正比；2摩擦力與物體大小無關(guān)；3滑動(dòng)摩擦力與滑動(dòng)速度無關(guān)；4靜摩擦力總是大于動(dòng)摩擦力。大家對(duì)上述摩擦定律都很熟悉，因?yàn)橹袑W(xué)物理教材都會(huì)提到上述內(nèi)容，還會(huì)給出一張物體之間的摩擦系數(shù)表格。但是上述摩擦定律卻是不嚴(yán)密的。它存在局限性，原因是滑動(dòng)摩擦系數(shù)不是恒定的，它受到表面膜、材料參數(shù)、潤滑條件、溫度、滑動(dòng)速度、載荷等因素的影響。古典摩擦定律摩擦的早期實(shí)驗(yàn)研究得出了“古典摩擦定律”：127摩擦的起因究竟是什么機(jī)械嚙合學(xué)說——認(rèn)為摩擦是由摩擦是由表面粗糙的凹凸不平引起的。分子學(xué)說——分子(原子)被迫進(jìn)入彼此的引力場(chǎng)而又被分開時(shí)消耗能量。分子機(jī)械理論——統(tǒng)一分子和機(jī)械兩種學(xué)說。焊合、剪切、犁削理論——金屬與金屬緊密接觸區(qū)出現(xiàn)“冷焊”，需外加剪切力將這些接點(diǎn)剪斷；硬表面的微凸體會(huì)犁削軟材料，二者合計(jì)構(gòu)成摩擦力。能量理論——認(rèn)為在金屬的摩擦中，主要能量都消耗在塑性變形過程中。從達(dá)·芬奇對(duì)摩擦的研究至今，科學(xué)家們對(duì)于摩擦原因的解釋提出了各種理論，主要有：但是影響摩擦的因素相當(dāng)復(fù)雜，現(xiàn)有的學(xué)說仍無法完整和圓滿地將摩擦的物理機(jī)制說清楚。……摩擦的起因究竟是什么機(jī)械嚙合學(xué)說——認(rèn)為摩擦是由摩擦是由表面28摩擦學(xué)是研究做相對(duì)運(yùn)動(dòng)的相互作用表面及其有關(guān)理論和實(shí)踐的一門科學(xué)技術(shù)。那什么是摩擦、磨損和潤滑呢？什么是摩擦學(xué)1966年，英國教育科研部關(guān)于摩擦學(xué)教育和科研的報(bào)告（Jost報(bào)告）正式提出“摩擦學(xué)”概念。摩擦學(xué)（Tribology）定義：摩擦學(xué)包括摩擦、磨損和潤滑等研究領(lǐng)域。摩擦學(xué)是研究做相對(duì)運(yùn)動(dòng)的相互作用表面及其有關(guān)理論和實(shí)踐的一門29在外力作用下物體相互接觸表面之間發(fā)生切向相對(duì)運(yùn)動(dòng)或有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)出現(xiàn)阻礙該運(yùn)動(dòng)行為并且伴隨著能量損耗的現(xiàn)象和過程。有趣的問題摩擦系數(shù)的影響因素很多,而磨損的成因也很復(fù)雜,這些因素對(duì)摩擦系數(shù)和磨損的影響是不同的。例如在潤滑條件下工作的工件,摩擦系數(shù)低,但材料表面因疲勞仍會(huì)發(fā)生磨損；再如高溫條件下,某些材料表面生成軟質(zhì)疏松的氧化膜,使摩擦系數(shù)降低,但它們易被去除而使材料磨損嚴(yán)重。生活中的摩擦與我們形影不離早晨我們醒來，眼皮和眼球完成全天的第一個(gè)摩擦。隨后的穿衣、走路、刷牙、洗臉、吃飯都需要摩擦。鞋底紋路的設(shè)計(jì)需考慮止滑性能摩擦傳動(dòng)弦樂器需摩擦發(fā)出美妙的音樂體育中的摩擦不勝枚舉什么是摩擦學(xué)摩擦打繩結(jié)需要摩擦摩擦系數(shù)低，材料磨損就輕嗎？在外力作用下物體相互接觸表面之間發(fā)生切向相對(duì)運(yùn)動(dòng)或有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)30磨損有趣的問題材料耐磨性和硬度、屈服強(qiáng)度等常規(guī)力學(xué)性能不同，它不是材料的固有屬性，而受使用工況條件、材料本身性能及相互作用等因素的影響。因此單憑硬度很難判斷材料的磨損就輕。磨損表面形貌千變?nèi)f化按磨損機(jī)理，將磨損類型分為6類：磨粒磨損、粘著磨損、疲勞磨損、微動(dòng)磨損、沖蝕磨損和腐蝕磨損。磨損不像摩擦那樣具有簡單的定律。磨粒磨損粘著磨損疲勞磨損微動(dòng)磨損沖蝕磨損什么是摩擦學(xué)由于摩擦造成相互接觸表面損傷、變形或表層材料逐漸流失的現(xiàn)象和過程。材料硬度越高，磨損越輕嗎？磨損有趣的問題材料耐磨性和硬度、屈服強(qiáng)度等常規(guī)力學(xué)性能不同，31有趣的問題答案是否定的。潤滑劑的首要功效當(dāng)然是減少摩擦，控制磨損，但除此之外，它們還有清潔、冷卻、防銹、減振、密封、傳遞動(dòng)力及降低噪聲等一系列作用。生活中的潤滑點(diǎn)點(diǎn)滴滴鉛筆芯粉末撒在鑰匙上，開鎖更自如滴幾滴潤滑油在門軸上消除“嘎吱”聲自行車鏈條的潤滑理發(fā)師將剃刀在粗帆布上打鏜，磨光刀面并黏上一層潤滑膜什么是摩擦學(xué)在相對(duì)運(yùn)動(dòng)又相互作用表面間加入易剪切物質(zhì)以減少摩擦和控制磨損的方法。潤滑潤滑劑的作用只是潤滑嗎？有趣的問題答案是否定的。潤滑劑的首要功效當(dāng)然是減少摩擦，控制32如何做摩擦磨損試驗(yàn)?zāi)Σ聊p試驗(yàn)分為實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、模擬（臺(tái)架）試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)使用試驗(yàn)。小提示實(shí)驗(yàn)室常見的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)四球機(jī)往復(fù)試驗(yàn)機(jī)銷/盤試驗(yàn)機(jī)環(huán)塊試驗(yàn)機(jī)交叉圓柱試驗(yàn)機(jī)接觸疲勞試驗(yàn)機(jī)磨粒磨損試驗(yàn)機(jī)環(huán)-環(huán)試驗(yàn)機(jī)做摩擦磨損試驗(yàn)，應(yīng)注意研究載荷、速度等試驗(yàn)參數(shù)的變化對(duì)材料摩擦磨損性能的影響。避免在單一參數(shù)條件下，就對(duì)材料的摩擦磨損性能做出評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)有點(diǎn)、線、面接觸形式；有滑動(dòng)、滾動(dòng)、滑滾混合摩擦形式；有旋轉(zhuǎn)、直線、沖擊、振動(dòng)、單向、往復(fù)等運(yùn)動(dòng)形式。實(shí)驗(yàn)前需選擇合適的試驗(yàn)機(jī)和試驗(yàn)參數(shù)，盡量模擬材料的服役工況。如何做摩擦磨損試驗(yàn)?zāi)Σ聊p試驗(yàn)分為實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、模擬（臺(tái)架）試33摩擦學(xué)的新興研究領(lǐng)域空間摩擦學(xué)專門研究空間運(yùn)載和飛行器件相互接觸、相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面的摩擦、磨損和潤滑的一門學(xué)科。特點(diǎn)高真空、溫差大、微重力、強(qiáng)輻射和原子氧研究對(duì)象空間站火箭衛(wèi)星載人飛船各類航天器和運(yùn)載工具的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)如電源系統(tǒng)、姿態(tài)控制系統(tǒng)、天線系統(tǒng)和推進(jìn)系統(tǒng)等所涉及的運(yùn)動(dòng)部件如滾動(dòng)/滑動(dòng)軸承、齒輪、蝸輪/蝸桿、滑動(dòng)電接觸件、軸、緊固件、電接插件、密封件等等，還有許多一次性動(dòng)作和重復(fù)動(dòng)作的部件，都要求良好的潤滑和防止冷焊。摩擦學(xué)的新興研究領(lǐng)域空間摩擦學(xué)專門研究空間運(yùn)載和飛行器件相互34納米摩擦學(xué)在原子、分子尺度上（0.1～100納米）研究相對(duì)運(yùn)動(dòng)界面的摩擦、磨損與潤滑的行為和機(jī)理。特點(diǎn)經(jīng)典摩擦定律不適用于原子尺度。研究對(duì)象納米顆粒作為復(fù)合材料的填料或油品的添加劑，改善材料的摩擦磨損性能。微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）、微結(jié)構(gòu)制造、納米精度加工/控制、表面微改性技術(shù)中的微摩擦、微磨損問題和納米級(jí)厚表面膜的潤滑問題。IBM公司制作的“量子圍欄”生物分子馬達(dá)硬盤中的微摩擦摩擦學(xué)的新興研究領(lǐng)域納米摩擦學(xué)在原子、分子尺度上（0.1～100納米）研究相對(duì)運(yùn)35生物摩擦學(xué)研究與生物系統(tǒng)相關(guān)的所有摩擦學(xué)問題。分為人體生物摩擦學(xué)和動(dòng)物仿生摩擦學(xué)。人體生物摩擦學(xué)動(dòng)物仿生摩擦學(xué)研究人體器官和人工組織的摩擦學(xué)行為，直接關(guān)系人類的生命健康。研究動(dòng)物體外表適應(yīng)自然環(huán)境的摩擦學(xué)行為，發(fā)展、提升工程摩擦副的性能。隱形眼鏡與眼睛的摩擦護(hù)發(fā)品對(duì)頭發(fā)的潤滑牙齒的磨損人工關(guān)節(jié)的磨損減小水摩擦阻力的“鯊魚皮”泳衣黏附于物體表面的壁虎機(jī)器人摩擦學(xué)的新興研究領(lǐng)域生物摩擦學(xué)研究與生物系統(tǒng)相關(guān)的所有摩擦學(xué)問題。分為人體生物摩36研究高低溫、高速、真空、輻射等特殊條件下的摩擦、磨損和潤滑問題。特殊工況摩擦學(xué)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中，氣路密封配副葉片材料的失效分析和可刮削涂層的性能評(píng)價(jià)，以及某些部件表面涂層的高溫摩擦磨損性能等。航空發(fā)動(dòng)機(jī)核電站核電站中一些部件也存在摩擦磨損問題。如核電泵用機(jī)械密封摩擦，輻照監(jiān)督管的微動(dòng)磨損等。摩擦學(xué)的新興研究領(lǐng)域研究高低溫、高速、真空、輻射等特殊條件下的摩擦、磨損和潤滑問37涂層摩擦學(xué)表面工程的巨大進(jìn)步導(dǎo)致涂層摩擦學(xué)的形成與發(fā)展。涂層和基體材料作為一個(gè)整體系統(tǒng)進(jìn)行材料設(shè)計(jì)，各自具備其最需要的性能?；w材料具有強(qiáng)度和韌性；而涂層具