固體表面:摩擦磨損發生的搖籃

2020-09-12 迪新材料科普南喬

因為摩擦和磨損都發生在表面上,表面的狀態影響著摩擦的大小、磨損的類型以及潤滑劑的選擇。因此,表面是摩擦學研究的重要對象。在討論摩擦磨損之前,首先需要對表面進行了解,正確判斷表面對摩擦磨損的影響。

表面的定義:在物理學中,把兩種物質的界面稱為表面(在彈性力學中,表面應該滿足以下邊界條件:其上各點的法向應力σn和切向應力τn均為零)。

本文討論的對象:幾個到幾十個原子(或分子)的表面膜或幾個晶粒的表面層,以及幾個mm的表層。

通常,這個表面層的狀態是複雜的。宏觀上具有一定的幾何形狀,微觀上存在各種晶格缺陷,在一定的環境下還存在各種吸附膜、反應膜和汙染膜。

人們將不存在其它任何物質(包括自然汙染膜)的表面稱作純淨表面。自然汙染膜是指物體表面不是由於人為的原因,而是自然形成的表面覆蓋膜,如水汽吸附膜、氧化膜或其它異物。這種表面可以在固體發生顯著的塑性變形時,或表面汙染膜被破壞時可能出現,也可以在真空條件下獲得。

裸露的純淨表面性能十分活潑,極易吸附其它物質的分子,或與其起化學作用。純淨表面摩擦時摩擦係數一般很高,同時會發生粘著(有時被稱作冷焊)。






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