文 献 综 述
1.课题研究背景及其意义
1.1摩擦学发展
摩擦学是一门研究接触界面力学行为和损伤机理的学科，它是控制摩擦行为、预防磨损失效、提高工作可靠性所必需掌握的一门基础知识。虽然人类很早就注意到摩擦现象，但从科学的角度去研究摩擦学还是近几百年的事，达bull;芬奇于1508年首次提出摩擦力与法向载荷成正比，而与名义接触面积无关的论断。在此后约200年间，达bull;芬奇的见解被人们遗忘。到十七世纪，由于法国资本主义经济迅速的发展推动了制造业的蓬勃发展，钟表和磨机的磨损问题迫使人们重视摩擦。1699年，法国人阿蒙顿用试验的方法对摩擦进行了系统的研究，并验证了达bull;芬奇的两条摩擦定律。1780年库仑提出摩擦力与速度无关，这就是摩擦力第三定律，后来被称为“库仑定理”即古典摩擦定理[1]。在轴承润滑方面，著名的科学家牛顿提出了粘性流动定律，后来法国人雷诺从理论上解释了流体动压润滑原理[2]。
到20世纪30年代，由于生产发展的需要，摩擦学的研究领域得到扩大。Tomlinson从分子运动的角度解释固体滑动过程的能量转换和摩擦的起因。特别是Bowdow和Tabor建立了以粘着理论为基础的摩擦磨损理论，这些研究使它发展成涉及力学、热处理、材料科学和物理化学等的边缘学科[1]。
摩擦在1966年才正式发展为摩擦学，1966年英国教育研究部发表了《关于摩擦学教育和研究的报告》(Jost报告)，才首次提出“Tribology”一词，并给出了摩擦学的定义问，此后摩擦学研究受到世界各国普遍的重视[3]。我国的摩擦学研究起步较晚，直到1979年才正式成立摩擦学协会[4]。
1.2摩擦磨损特征及其分类
摩擦是阻止两个物体接触表面发生切向滑动或相互滚动的现象，同时伴随能量的损耗。两个相对滑动的固体表面摩擦只与接触表面的相互作用有关，而与固体内部状态无关，此称为外摩擦。液体或者气体中各部分之间相对移动而发生的摩擦称为内摩擦。而边界润滑状态下的摩擦是吸附膜或其他表面膜之间的摩擦也属于外摩擦。我们通常研究的摩擦磨损是在外摩擦的情况下发生的。由于摩擦表面在法向载荷作用下，粗糙峰彼此嵌入并产生很高的接触应力和塑性变形，使实际接触面积增加。随着静止接触时间延长，相互嵌入和塑性变形程度都加强，所以静摩擦系数增加。干摩擦运动并非连续平稳的滑动，而是物体相对另一物体断续的滑动，此称跃动现象。当摩擦表面是弹性固定时，跃动现象更为显著。跃动现象是干摩擦状态区别于良好润滑状态的特征[5]。
相互接触的物体在相对运动中表层材料不断损伤的过程被称为磨损，磨损分类方法表达了人们对磨损机理的认识[6]，早期人们根据摩擦表面的作用将磨损分为以下三大类：1、机械类，是由摩擦过程中表面的机械作用产生的磨损，包括磨粒磨损、表面塑性变形、脆性剥落等，其中磨粒磨损是最普遍的机械磨损形式；2、分子-机械类，由于分子力作用形成表面粘着结点，再经机械作用使粘着结点剪切所产生的磨损，即粘着磨损；3、腐蚀-机械类，这类磨损是由介质的化学作用引起表面腐蚀，而摩擦中的机械作用加速腐蚀过程，它包括氧化磨损和化学腐蚀磨损。显然，上述分类虽然在一定程度上阐明了各类磨损产生的原因，但却过于笼统。根据研究，人们普遍认为按照不同的磨损机理来分类是比较恰当的，通常将磨损划分为四个基本类型：磨粒磨损、粘着磨损、表面疲劳磨损和腐蚀磨损[7]。虽然这种分类还不十分完善，但它概括了各种常见的磨损形式。例如：侵蚀磨损是表面和含有固体颗粒的液体相摩擦而形成的磨损，它可以归入磨粒磨损。微动磨损的主要原因是接触表面的氧化作用，可以将它归纳在腐蚀磨损之内[8]。应当指出：在实际的磨损现象中，通常是几种形式的磨损同时存在，而且一种磨损发生后往往诱发其他形式的磨损。例如：疲劳磨损的磨屑会导致磨粒磨损,而磨粒磨损所形成的洁净表面又将引起腐蚀或粘着磨损。微动磨损就是一种典型的复合磨损。在微动磨损过程中，可能出现粘着磨损、氧化磨损、磨粒磨损和疲劳磨损等多种磨损形式。随着工况条件的变化，不同形式磨损的主次不同[5]。
1.3课题研究意义
