吕修颐，王永强，焦博文，马 旋，卢熙群，邹德全，2

（1.哈尔滨工程大学 动力与能源工程学院，哈尔滨 150001；2.圣路易斯华盛顿大学 医学院，圣特路易斯 63101）

0 概述

活塞环长期处于高温高压、变负荷的恶劣工作环境下，是柴油机中最容易磨损的零部件之一［1-5］。活塞环的磨损与润滑已成为影响柴油机性能和寿命的主要因素之一。

作为柴油机润滑剂中最常用的抗氧化抗磨添加剂，二烷基二硫代磷酸锌（zinc dialkyl dithio phosphate，ZDDP）会在边界润滑阶段发生摩擦化学反应，生成一层硬度较高、类似于固体膜的摩擦化学膜［6-7］。该膜具有异质结构，厚度可达200 nm，会对摩擦副表面的综合粗糙度、摩擦力等产生重要影响，从而影响整个系统的润滑性能［8-9］。文献［10］中在钢材料表面观察到了摩擦化学膜。随后的研究表明，摩擦化学膜广泛存在于各种材料表面［11］。在ZDDP 实际的应用中，发现虽然摩擦化学膜可以起到保护材料表面的作用，但该膜的流变特性等往往导致摩擦副之间的摩擦损失增加，并且会在废气中产生含锌、磷、硫等元素的化合物［12-14］。经过数十年的研究，迄今为止尚未发现ZDDP 的合适替代品。

国内外学者对摩擦化学膜进行了大量的研究。文献［15-16］中发现摩擦副表面特性受到摩擦化学膜的影响。文献［17］中提出了在动态滑动下摩擦化学膜生长及磨损率的仿真模型。文献［18-19］中建立了基底磨损与摩擦化学膜厚度之间的函数关系。文献［20］中对摩擦化学膜的摩擦系数进行了探究，认为其摩擦系数只能通过试验方法获取。……