王 馨， 李荣斌， 孙 会

(上海电机学院 机械学院， 上海 200245)

45钢/锡基合金摩擦磨损后表层组织及纳米硬度的表征

王 馨， 李荣斌， 孙 会

(上海电机学院 机械学院， 上海 200245)

采用销盘式摩擦试验机，对45钢/锡基合金摩擦副进行干摩擦试验。经扫描电镜(SEM)对摩擦磨损试验后45钢盘试样、锡基合金销试样的磨损表面及截面形貌进行观察，用原子力显微镜(AFM)对摩擦磨损试验后45钢盘试样截面距磨损表面10μm处纳米晶颗粒进行观察，通过纳米压痕技术对45钢磨损表面纳米硬度和Young’s模量进行测量。结果显示，磨损表层组织明显细化，晶粒尺寸接近纳米级；45钢磨损表面的纳米硬度和弹性模量分别为8.53GPa和164.12GPa，是基体硬度和弹性模量的687%和261%，且随摩擦影响层深度增加而降低。

干滑动摩擦； 摩擦影响层； 纳米硬度； 细晶

近年来，随着纳米技术的不断深入，纳米尺度下的材料性能引起了人们的极大关注。与传统硬度测量技术相比，纳米压入技术更适合于超浅深度的压入实验，因而在薄膜材料及纳米材料的力学性质表征中应用广泛[1-3]。

自Rigney[4-5]等开展滑动摩擦影响层研究以来，发现摩擦过程中的摩擦热和剪切应力的耦合作用使得试样表层发生了严重变形，形成了摩擦影响层。大量研究表明[6-10]，钢铁材料经摩擦磨损试验处理后，其表层均产生严重的塑性变形，导致形成亚晶或纳米晶，无论是延性材料，还是钢铁材料，摩擦影响层均产生了严重的塑性变形。依据摩擦剪切力诱发的材料流线估算的应变值高达10～100，延性材料的表层硬度甚至达到1000HV[11]。……