摩擦磨損試驗(yàn)和測(cè)試分析技術(shù)

2024/6/21/86主要內(nèi)容7.1摩擦磨損試驗(yàn)的分類7.2磨損試驗(yàn)的模擬問題和試驗(yàn)參數(shù)的選擇7.3摩擦、磨損、潤(rùn)滑試驗(yàn)機(jī)7.4摩擦磨損試驗(yàn)中的測(cè)試7.5摩擦表面的近代微觀分析法7.6磨損微粒的分析技術(shù)2024/6/22/86概述1、摩擦磨損實(shí)驗(yàn)研究的必要性：要研究摩擦學(xué)的理論，確定各種因素對(duì)摩擦、磨損性能的影響，研究新的耐磨、減摩及摩阻材料和評(píng)定各種耐磨表面處理的摩擦、磨損性能，必須掌握摩擦磨損試驗(yàn)技術(shù)。2、摩擦磨損試驗(yàn)技術(shù)包括兩個(gè)方面內(nèi)容，即：摩擦磨損試驗(yàn)裝置；摩擦磨損試驗(yàn)方法。2024/6/23/867.1摩擦磨損試驗(yàn)的分類根據(jù)試驗(yàn)條件和任務(wù)可將摩擦磨損試驗(yàn)分類如下：2024/6/24/867.1.1使用試驗(yàn)使用試驗(yàn)是在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)現(xiàn)場(chǎng)條件下進(jìn)行的。目的：對(duì)實(shí)際使用中的機(jī)器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，了解其運(yùn)行可靠性和確定必需的檢修；對(duì)新開發(fā)的機(jī)器設(shè)備或某一部分零件的耐磨性進(jìn)行實(shí)機(jī)試驗(yàn)，以便進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)點(diǎn)：在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)條件下所進(jìn)行的摩擦磨損試驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)資料比較真實(shí)，因而比較可靠，它往往是最終評(píng)定的依據(jù)。2024/6/25/86使用試驗(yàn)的缺點(diǎn)和困難①摩擦磨損往往是多因素綜合影響的結(jié)果，使用試驗(yàn)中無法有意改變某一參數(shù)而保持其他參數(shù)不變，以確定某個(gè)因素對(duì)摩擦磨損的影響；②一些對(duì)摩擦磨損來說很重要的參數(shù)難以或無法測(cè)量，可測(cè)量的參數(shù)所得結(jié)果精度往往也不高；③使用試驗(yàn)中常遇到一些偶然因素，因而所得的結(jié)果通常只說明一個(gè)具體特例，難以推測(cè)其他相似的場(chǎng)合；④試驗(yàn)周期長(zhǎng)，消耗較大的人力和物力。因此，若要對(duì)一種新材料的磨損性能進(jìn)行研究，使用試驗(yàn)法是不合適的，通常要首先進(jìn)行一系列實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)。2024/6/26/867.1.2實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)試樣試驗(yàn)是一定工況條件下，用尺寸較小、結(jié)構(gòu)形狀簡(jiǎn)單的試樣在通用的試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行的試驗(yàn)。主要優(yōu)點(diǎn)：①便于研究摩擦磨損的過程和規(guī)律；②適宜研究材料的摩擦磨損性能，包括潤(rùn)滑材料的潤(rùn)滑性能；③可減少和控制偶然因素，適用于研究各因素對(duì)摩擦磨損的影響;④試驗(yàn)周期短，費(fèi)用較低。

2024/6/27/86試樣試驗(yàn)分為一般性和模擬性兩種。一般性的試樣試驗(yàn)不強(qiáng)調(diào)模擬某一零件實(shí)際工作情況，試件形狀簡(jiǎn)單，主要用于研究摩擦磨損的機(jī)理、一般規(guī)律以及材料的相對(duì)耐磨性。這種試驗(yàn)由于試驗(yàn)條件理想化，其結(jié)果難以直接應(yīng)用到某一具體場(chǎng)合。模擬性零件試驗(yàn)主要是模擬某種零件的實(shí)際工作情況，因而針對(duì)性比較強(qiáng)。在零件批量投產(chǎn)之前應(yīng)做這種試驗(yàn)，以便對(duì)其性能進(jìn)行優(yōu)化。但由于影響摩擦磨損的因素的多樣性和摩擦磨損過程的復(fù)雜性要做到確切的模擬比較困難，要作多方面的考慮。2024/6/28/86屬于實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)的還有一種為臺(tái)架試驗(yàn)。臺(tái)架試驗(yàn)是用真實(shí)的零部件，甚至整臺(tái)機(jī)器進(jìn)行的試驗(yàn)。這種試驗(yàn)的工作條件比較接近實(shí)際工況，而比實(shí)機(jī)磨損試驗(yàn)的優(yōu)越之處在于能夠預(yù)先給定可控制的工況條件，并能夠測(cè)得各種摩擦磨損參數(shù)。常見的臺(tái)架試驗(yàn)臺(tái)有軸承試驗(yàn)臺(tái)、齒輪試驗(yàn)臺(tái)、凸輪挺桿試驗(yàn)臺(tái)等。為了研究滑動(dòng)軸承的摩擦磨損性能，己發(fā)展了一系列不同形式的軸承試驗(yàn)機(jī)，用它可以試驗(yàn)軸承的跑合性能、混合摩擦狀況下的磨損性能、軸承缺油時(shí)的應(yīng)急性能以及在液體動(dòng)力潤(rùn)滑時(shí)的表面疲勞磨損性能等。

2024/6/29/86在摩擦磨損研究工作中，通常先在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行試樣試驗(yàn)，然后再進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)和使用試驗(yàn)，構(gòu)成一個(gè)所謂“試驗(yàn)鏈”。這樣容易在復(fù)雜的問題中，抓住主要矛盾進(jìn)行分析比較，在較短時(shí)間內(nèi)和消耗盡量低的情況下取得結(jié)果。當(dāng)然根據(jù)具體情況，對(duì)于一些試驗(yàn)環(huán)節(jié)應(yīng)該有所取舍，使試驗(yàn)過程有所簡(jiǎn)化。

2024/6/210/867.2磨損試驗(yàn)的模擬問題和試驗(yàn)參數(shù)的選擇1、摩擦磨損試驗(yàn)?zāi)M摩擦磨損性能是摩擦學(xué)系統(tǒng)在給定條件下的綜合性能,因此,實(shí)驗(yàn)結(jié)果的普適性較低。所以在實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)當(dāng)盡可能地模擬實(shí)際工況條件。2、實(shí)驗(yàn)參數(shù)的選擇模擬的磨損試驗(yàn)系統(tǒng)中最多有四種參數(shù)可以與實(shí)際摩擦系統(tǒng)不相同：①載荷；②速度；③時(shí)間；④試樣尺寸和形狀。而其他方面，如摩擦運(yùn)動(dòng)方式和摩擦狀況、引起磨損的機(jī)理、組成摩擦系統(tǒng)的各要素及其材料性質(zhì)、摩擦?xí)r的溫度及摩擦溫升、摩擦系數(shù)等模擬的和實(shí)際的系統(tǒng)兩者必須相同或相似。2024/6/211/867.3摩擦、磨損、潤(rùn)滑試驗(yàn)機(jī)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的種類繁多，僅在ASLLE(美國(guó)潤(rùn)滑工程協(xié)會(huì))匯編的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)目錄中就列有百余種。按不同角度分類如下:(1)按摩擦副的接觸形式和運(yùn)動(dòng)方式分：

點(diǎn)接觸、滑動(dòng)；線接觸、滑動(dòng)和滾動(dòng)；線接觸、滑動(dòng)；面接觸、滑動(dòng)；面接觸、往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

7.3.1試驗(yàn)機(jī)的種類2024/6/212/86圖7-1摩擦副的接觸形式和運(yùn)動(dòng)形式

2024/6/213/862024/6/214/86(2)按摩擦副的功用分：齒輪磨損試驗(yàn)機(jī)；滑動(dòng)或滾動(dòng)軸承摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)；制動(dòng)器摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)；凸輪挺桿磨損試驗(yàn)機(jī)等。

2024/6/215/86(3)按摩擦條件分：普通磨損試驗(yàn)機(jī)；快速磨損試驗(yàn)機(jī)；高溫或低溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)；高速或低速摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)；真空摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)；腐蝕磨損試驗(yàn)機(jī)等。2024/6/216/867.3.2常用的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)1.MM-200型磨損試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)機(jī)主要由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、加載機(jī)構(gòu)和摩擦力矩測(cè)量機(jī)構(gòu)組成。該試驗(yàn)機(jī)可做金屬或非金屬材料(尼龍、塑料等)在滑動(dòng)摩擦、滾動(dòng)摩擦、滾動(dòng)-滑動(dòng)復(fù)合摩擦和間歇接觸摩擦等各種狀態(tài)下的摩擦磨損性能試驗(yàn)，并可改變潤(rùn)滑狀況，使在液體摩擦、邊界摩擦、干摩擦及磨料磨損條件下進(jìn)行試驗(yàn)，評(píng)定材料的耐磨性能，也可用于測(cè)定摩擦功及材料的摩擦系數(shù)。

2024/6/217/862024/6/218/86圖7-2MM-200試驗(yàn)機(jī)原理圖

2024/6/219/86圖7-3MM-200機(jī)可采用的摩擦副型2024/6/220/86

2．四球試驗(yàn)機(jī)工作原理：由四球(1個(gè)上球，3個(gè)下球)組成摩擦副，上球卡在夾頭內(nèi)，下球組固定不動(dòng)，上球與下球組相接觸。工作時(shí)，上球由主軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，通過加載系統(tǒng)向下球組加載。根據(jù)磨損痕跡的尺寸或者發(fā)生膠合時(shí)的載荷大小評(píng)定潤(rùn)滑油的質(zhì)量。主要用途：四球試驗(yàn)機(jī)主要用于評(píng)定潤(rùn)滑油質(zhì)量。由于試件和工作方式都比較簡(jiǎn)單，所以廣泛得到應(yīng)用，已被一些國(guó)家規(guī)定為標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)機(jī)。2024/6/221/86圖7-4四球試驗(yàn)機(jī)的主要組件

2024/6/222/86主軸有六個(gè)轉(zhuǎn)速(600r/min、700r/min、1200r/min、1500r/min、1800r/min、3000r/min)?？傒d荷為60～1260N。最高溫度可達(dá)250℃。摩擦力矩的變化可自動(dòng)記錄下來，運(yùn)轉(zhuǎn)一定時(shí)間以后，要對(duì)三個(gè)固定球的磨痕大小進(jìn)行測(cè)量，或者測(cè)量發(fā)生膠合時(shí)的載荷大小。2024/6/223/863.環(huán)塊式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)它的摩擦副是由轉(zhuǎn)動(dòng)的軸套和與之緊壓在一起的環(huán)塊試樣所組成。加載機(jī)構(gòu)與一個(gè)帶刀口的橫桿連接，可以用它對(duì)摩擦系數(shù)進(jìn)行測(cè)量。試驗(yàn)時(shí)要確定運(yùn)轉(zhuǎn)10min而不出現(xiàn)膠合的最大載荷值。用讀數(shù)顯微鏡測(cè)量磨痕寬度，計(jì)算磨損的體積。摩擦系數(shù)可用帶刀口的橫桿上的平衡重算出。運(yùn)行時(shí)的潤(rùn)滑油溫要保持某一規(guī)定值，同樣地，在做油品試驗(yàn)時(shí)，要對(duì)試件的材料硬度和表面處理按規(guī)定制作。

2024/6/224/86圖7-6環(huán)塊式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)示意圖

2024/6/225/864．往復(fù)式磨損試驗(yàn)機(jī)該試驗(yàn)機(jī)可對(duì)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的零件材料，如氣缸套和活塞環(huán)進(jìn)行試驗(yàn)研究。齒輪箱是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為連桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)的全平衡機(jī)構(gòu)，試件裝在滑塊上，由連桿帶動(dòng)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，上試件固定在支架上，并由液壓油缸加載。2024/6/226/86圖7-7往復(fù)式磨損試驗(yàn)機(jī)示意圖2024/6/227/86試驗(yàn)機(jī)最大加載壓力為12MPa；往復(fù)速度200～l500r/min；行程為110mm。試件尺寸：上固定試樣3mm×4mm×16mm至8mm×4mm×30mm，下試件：尺寸7mrn×40mm×125mm。可做干摩擦試驗(yàn)或滴油潤(rùn)滑試驗(yàn)。溫度可從室溫至250℃范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。該試驗(yàn)機(jī)可對(duì)溫度、載荷、往復(fù)速度摩擦系數(shù)等參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量，并可記錄打印和數(shù)字顯示。2024/6/228/86

5．銷盤式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)時(shí)，銷固定不動(dòng)，盤做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。通過力傳感器采集試驗(yàn)過程總摩擦力和載荷的變化，通過位移傳感器對(duì)試樣的總磨損進(jìn)行測(cè)量。這種試驗(yàn)機(jī)主要用于在滑動(dòng)條件下，評(píng)價(jià)材料的摩擦系數(shù)和磨損率，研究工況參數(shù)對(duì)摩擦性能和磨損機(jī)理的影響，是目前用途最廣泛的摩擦磨損試驗(yàn)設(shè)備。可以在潤(rùn)滑或干摩擦條件下做磨料磨損或粘著磨損試驗(yàn)。這種試驗(yàn)機(jī)的形式較多，有單銷式和三銷式等。2024/6/229/86圖7-8銷盤式磨損試驗(yàn)機(jī)示意圖2024/6/230/862024/6/231/86MMU-5G外觀圖2024/6/232/866.MMU-5G材料端面高溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)主要用于在高溫狀態(tài)下以滑動(dòng)摩擦的形式對(duì)端面、銷盤等試樣進(jìn)行磨損性能的評(píng)定?？捎脕碓u(píng)定各種金屬、涂層、工程塑料、陶瓷以及粉末冶金等新型材料的磨損性能，測(cè)定其材料的抗磨性及材料匹配特性?？稍诟淖冐?fù)荷、速度、時(shí)間、摩擦配偶材料、表面粗糙度、硬度、試驗(yàn)環(huán)境溫度等各種參數(shù)情況下進(jìn)行試驗(yàn)。可采用端面與銷盤兩種磨損形式。2024/6/233/86試驗(yàn)力范圍 50~5000N最大摩擦力矩 25N.m主軸調(diào)速范圍 5~3200r/min溫度控制范圍 室溫~800℃2024/6/234/862024/6/235/862024/6/236/86上試樣下試樣2024/6/237/86銷銷試樣座2024/6/238/867.4摩擦磨損試驗(yàn)中的測(cè)試摩擦?xí)r，接觸表面溫度高低和分布情況對(duì)摩擦磨損性能影響很大，因此測(cè)量摩擦表面溫度很重要。測(cè)量摩擦副表面溫度的主要方法有熱電偶和遠(yuǎn)紅外輻射測(cè)溫法。但就目前的技術(shù)水平而言，對(duì)摩擦表面的溫度進(jìn)行精確的測(cè)量仍很困難。

7.4.1摩擦溫度的測(cè)量2024/6/239/86圖7-9溫度測(cè)量法

2024/6/240/86遠(yuǎn)紅外輻射測(cè)溫是利用物體輻射強(qiáng)度隨溫度變化的物理現(xiàn)象來測(cè)量溫度的。它是一種非接觸式測(cè)溫。因?yàn)樗c摩擦表面不接觸，而且反應(yīng)速度快，靈敏度高，有利于測(cè)量運(yùn)動(dòng)件表面溫度及摩擦溫度分布。2024/6/241/867.4.2摩擦系數(shù)的測(cè)量摩擦系數(shù)大小是表示摩擦材料特性的主要參數(shù)之一。摩擦系數(shù)分為靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)。一般情況下測(cè)定動(dòng)摩擦數(shù)比較困難。2024/6/242/86動(dòng)摩擦系數(shù)的測(cè)定法1）重力平衡法。載荷W通過上試件1加到下試件2上。下試件旋轉(zhuǎn)，上試件固定。摩擦副之間沒有摩擦?xí)r，平衡砝碼桿處于鉛垂位置。有摩擦?xí)r，平衡砝碼桿通過齒輪測(cè)力機(jī)構(gòu)產(chǎn)生一定的偏擺，擺角的大小從刻尺6上讀出摩擦力矩。由此摩擦力矩P可以換算出試件上的摩擦力。μ=P/(Wr)2024/6/243/86圖7-12重力平衡法測(cè)摩擦力

1，2一試件;3一外齒輪;4一行星齒輪;5一平衡砝碼桿;6一標(biāo)尺;7一指針;8一砝碼

2024/6/244/862)彈簧力平衡法。當(dāng)下試件4轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于摩擦上試件將會(huì)有沿著F方向運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，從而使彈簧3變形。通過測(cè)量彈簧的變形，可計(jì)算出摩擦力的大小。圖7–13彈簧力平衡法測(cè)摩擦力1-上試樣;2-標(biāo)尺;3-彈簧;4-下試件

2024/6/245/863)電測(cè)法。把壓力傳感器附加到測(cè)力元件上，將摩擦力(或力矩)轉(zhuǎn)換成電量(電信號(hào))輸入到測(cè)量和記錄儀上，自動(dòng)記錄下摩擦過程中摩擦力的變化。這種方法目前已普遍得到應(yīng)用。通過上述方法得到摩擦力，再由摩擦力與法向載荷間接求得摩擦系數(shù)。

2024/6/246/867.4.3磨損量的測(cè)量1.稱重法稱重法就是根據(jù)試樣在試驗(yàn)前后的重量變化，用精密分析天平稱量來確定磨損量。按照稱重精度選用天平精度，一般天平精度為萬分之一克。這種方法簡(jiǎn)單，采用最普遍。由于測(cè)量范圍的限制，稱量法僅適用于小試件。為保證稱重的精度，試件在稱重前應(yīng)當(dāng)清洗干凈并烘干，避免表面有玷污物或濕氣而影響重量的變化。對(duì)于多孔性材料，在磨損過程中容易進(jìn)入油污而不易清洗，稱重法往往誤差很大。此外，若試件在摩擦過程中重量損失不大，而只發(fā)生較大的塑性變形，則也不宜用稱重法，否則測(cè)量誤差較大。2024/6/247/862.測(cè)長(zhǎng)法測(cè)長(zhǎng)法是測(cè)量摩擦表面法向尺寸在試驗(yàn)前后的變化來確定磨損量。常用測(cè)量長(zhǎng)度儀器，如千分尺、千分表、測(cè)長(zhǎng)儀、萬能工具顯微鏡、讀數(shù)顯微鏡等。較精密的電感式測(cè)微儀的測(cè)量精度可達(dá)0.1μm數(shù)量級(jí)。為了便于測(cè)量，往往在摩擦表面上人為地做出測(cè)量基準(zhǔn)，然后以此測(cè)量基準(zhǔn)來量度摩擦表面的尺寸變化。

2024/6/248/86測(cè)量基準(zhǔn)是根據(jù)試件形狀和尺寸，在不影響試驗(yàn)結(jié)果的條件下設(shè)置的。其形式有:1)臺(tái)階式。在摩擦表面邊緣上專門加工出一個(gè)臺(tái)階表面作為測(cè)量基準(zhǔn)。2)切槽式。在摩擦表面上專門加工出一條凹槽作為測(cè)量基準(zhǔn)。3)壓印式。利用硬度壓頭，在試樣表面上壓下凹痕，測(cè)量壓痕尺寸在試驗(yàn)前后變化來計(jì)算磨損量。2024/6/249/863.輪廓儀法這種方法是用輪廓儀在幾個(gè)部位上垂直于磨損軌跡繪制出磨痕的輪廓圖來。在輪廓線上找出基準(zhǔn)線，然后用面積儀(或者近似地用方格法)求得基準(zhǔn)線和磨痕輪廓之間的面積大小。在一個(gè)磨痕上取若干個(gè)測(cè)量部位，然后將所測(cè)得的面積求平均值。這平均值除以相應(yīng)的放大倍數(shù)，乘上磨痕的長(zhǎng)度，即得磨損體積，并以此推算出磨損量。這種方法精度比較高，并且可利用磨痕輪廓線分析磨損的部分特性，但這種方法需要有一定功能的輪廓儀。對(duì)于均勻磨損的表面，由于不易找出基準(zhǔn)線，也無法采用此法。2024/6/250/86圖7-15輪廓儀測(cè)磨損量

2024/6/251/864.非接觸式測(cè)量法非接觸式傳感器裝在靠近基準(zhǔn)板的地方。此基準(zhǔn)板為金屬材料，通常用鐵板制成，它與上試件連成一體。當(dāng)磨損使上試件下沉?xí)r，則傳感器與基準(zhǔn)板之間間隙增加，傳感器得到此位移信號(hào)，經(jīng)儀表檢測(cè)放大就可以反映出磨損變化情況。2024/6/252/86圖7-16非接觸式測(cè)量磨損量

2024/6/253/865.放射性同位素法先將試件進(jìn)行放射性同位素活化處理，使其具有放射性，然后進(jìn)行磨損試驗(yàn)，根據(jù)磨屑的放射計(jì)量或活化件放射性強(qiáng)度下降量或活化件金屬轉(zhuǎn)移量，換算出相應(yīng)的磨損量。這種方法測(cè)量精度很高，可達(dá)10-5-10-6g，而且可以在不停止機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)和不拆卸機(jī)器的情況下，確定零件的磨損或單獨(dú)測(cè)定個(gè)別零件的磨損，以及自動(dòng)記錄零件磨損量變化，隨時(shí)得到磨損的測(cè)量結(jié)果。放射性同位素法存在人體安全問題，因此應(yīng)當(dāng)做好放射性防護(hù)措施。這一點(diǎn)是推廣應(yīng)用此法的一個(gè)障礙。2024/6/254/866.采集和分析磨屑通過采集和分析磨屑可以對(duì)磨損進(jìn)行測(cè)量。適用于要測(cè)量具有循環(huán)潤(rùn)滑系統(tǒng)的機(jī)器中的某些零件的磨損。在某些情況下，僅僅通過采集磨屑就可以測(cè)定磨損。例如所謂磨屑檢測(cè)器，就適用于作這種測(cè)量。當(dāng)金屬磨屑進(jìn)入檢測(cè)器的兩電極之間時(shí)就接通了電流，這表明磨損量已達(dá)到一個(gè)臨界值。又如，鐵磁性磨屑被吸到磁體的縫隙中，改變了磁通，從而也改變了次級(jí)電壓，其變化量作為衡量相應(yīng)磨屑質(zhì)量多少的一個(gè)參數(shù)。2024/6/255/86圖7-17鐵磁磨屑探測(cè)器

2024/6/256/867.5摩擦表面的近代微觀分析法為深入了解摩擦磨損的過程，研究其機(jī)理，就不能僅滿足于對(duì)磨損量的測(cè)定；應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步對(duì)磨損粒子的形態(tài)、組成和結(jié)構(gòu)，以及摩擦表面上的損傷本質(zhì)進(jìn)行分析，這就必須依賴于現(xiàn)代的表面分析技術(shù)?，F(xiàn)代的表面分析技術(shù)很多。2024/6/257/86根據(jù)不同的研究對(duì)象，應(yīng)選用不同的分析方法。研究固體表面原子排列的微觀結(jié)構(gòu)等幾何結(jié)構(gòu)時(shí)，主要采用衍射技術(shù)和掃描電子顯微鏡分析；研究表面原子的組分、分布、電子結(jié)構(gòu)等原子狀態(tài)等，主要采用能譜技術(shù)。2024/6/258/861、摩擦磨損表面形貌的分析摩擦過程中表面形貌的變化可以采用表面輪廓儀和電子顯微鏡來進(jìn)行分析。表面輪廓儀是通過測(cè)量觸針在表面上勻速移動(dòng)，將觸針隨表面輪廓的垂直運(yùn)動(dòng)檢測(cè)、放大，并描繪出表面的輪廓曲線。再經(jīng)過微處理機(jī)的運(yùn)算，還可以直接測(cè)出表面形貌參數(shù)的變化。目前常用的表面微觀形貌分析設(shè)備為掃描電子顯微鏡。電子掃描的圖像清晰度好，并有立體感，放大倍數(shù)變化范圍寬，檢測(cè)范圍亦較大。2024/6/259/862、摩擦磨損表面結(jié)構(gòu)的分析金屬表面在摩擦磨損過程中表層結(jié)構(gòu)的變化通常用衍射技術(shù)來分析，常用的有電子衍射法、X射線衍射法

。電子衍射的穿透能力小，散射厚度僅為10-7～10-8cm。電子衍射儀可用來進(jìn)行薄層的摩擦表面分析，例如研究金屬的粘著磨損和摩擦副材料遷移現(xiàn)象。X射線穿透能力大,散射層厚度可達(dá)到10-4～10-2cm。X射線衍射儀常用來對(duì)較厚的摩擦表面的結(jié)構(gòu)分析。2024/6/260/863、摩擦磨損表面化學(xué)成分的分析X射線光電子能譜（XPS）分析；俄歇電子能譜分析（AugerElectronicSpectrom，AES）。2024/6/261/86X射線光電子能譜（XPS）分析定義及原理：X射線光電子能譜分析(X-rayphotoelectronspectroscopy,XPS)是用X射線去輻射樣品，使原子或分子的內(nèi)層電子或價(jià)電子受激發(fā)射出來。被光子激發(fā)出來的電子稱為光電子，可以測(cè)量光電子的能量，以光電子的動(dòng)能為橫坐標(biāo)，相對(duì)強(qiáng)度(脈沖/s)為縱坐標(biāo)可做出光電子能譜圖，從而獲得待測(cè)物組成。2024/6/262/86主要應(yīng)用元素的定性分析?？梢愿鶕?jù)能譜圖中出現(xiàn)的特征譜線的位置鑒定除H、He以外的所有元素。元素的定量分析。根據(jù)能譜圖中光電子譜線強(qiáng)度(光電子峰的面積)反映原子的含量或相對(duì)濃度。固體表面分析。包括表面的化學(xué)組成或元素組成，原子價(jià)態(tài)，表面能態(tài)分布，測(cè)定表面電子的電子云分布和能級(jí)結(jié)構(gòu)等?；衔锏慕Y(jié)構(gòu)?？梢詫?duì)內(nèi)層電子結(jié)合能的化學(xué)位移精確測(cè)量，提供化學(xué)鍵和電荷分布方面的信息。分子生物學(xué)中的應(yīng)用。2024/6/263/862024/6/264/86俄歇電子能譜分析

（AugerElectronicSpectrom，AES）近年來，在測(cè)定表面的化學(xué)成份方面，俄歇電子能譜法（AES）作為一種最廣泛使用的分析方法而顯露頭角。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是：在靠近表面5-20埃范圍內(nèi)化學(xué)分析的靈敏度高；數(shù)據(jù)分析速度快；能探測(cè)周期表上He以后的所有元素。它可以用于許多領(lǐng)域，如半導(dǎo)體技術(shù)、冶金、催化、礦物加工和晶體生長(zhǎng)等方面。2024/6/265/862024/6/266/86應(yīng)用AES最主要的應(yīng)用是進(jìn)行表面元素的定性分析。AES譜的范圍可以收集到20-1700eV。與XPS相似，AES也能給出半定量的分析結(jié)果。這種半定量結(jié)果是深度為1-3nm表面的原子數(shù)百分比。AES法也可以利用化學(xué)位移分析元素的價(jià)態(tài)。由于俄歇電子能譜儀的初級(jí)電子束直徑很細(xì)，并且可以在樣品上掃描。因此，它可以進(jìn)行定點(diǎn)分析，線掃描，面掃描和深度分析。由于它的采樣深度比XPS淺，因此，可以有比XPS更好的更深度分辨率。進(jìn)行深度分析也是俄歇電子能譜儀的最有用功能。2024/6/267/867.6.1光譜分析法光譜分析法是應(yīng)用光譜學(xué)原理來確定物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分。光譜分析法是利用物質(zhì)原子在一定條件下能發(fā)射出具有特征光譜的這一特性進(jìn)行的。因?yàn)槊糠N元素都有各自的特征光譜線，這樣測(cè)得其物質(zhì)所發(fā)射的光譜便能定性地確定其中所含的化學(xué)成分。因?yàn)槊糠N元素所發(fā)射特征光譜線的強(qiáng)度都與它在物質(zhì)中的含量有關(guān)，所以可通過對(duì)光譜強(qiáng)度的比較，確定物質(zhì)中各元素含量的多少。光譜分析法具有極高的靈敏度和準(zhǔn)確度，且分析速度快，能對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)機(jī)器零件的磨損狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，預(yù)報(bào)機(jī)械設(shè)備的磨損狀態(tài)。7.6磨損微粒的分析技術(shù)2024/6/268/86作光譜分析時(shí)，要按以下步驟進(jìn)行：①抽取油樣；②化學(xué)預(yù)處理；③上機(jī)作抽樣分析；④對(duì)數(shù)據(jù)或譜帶作診斷處理—數(shù)據(jù)釋義；⑤對(duì)分析(診斷)的有效性的證實(shí)。

2024/6/269/86光譜分析有：原子發(fā)射光譜(AES)；原子吸收光譜(AAS)；原子熒光光譜等。2024/6/270/867.6.2鐵譜分析法鐵譜分析是一種從潤(rùn)滑油試樣中分離和分析磨損微粒和碎片的新技術(shù)。1.分離磨粒制成鐵譜片鐵譜儀由三部分組成，即：抽取并輸送潤(rùn)滑劑試樣的低流量泵、使磨粒磁化沉積的強(qiáng)磁鐵、用來沉積微粒的處理過的透明基片?；卵b有高梯度磁場(chǎng)的磁鐵，磁鐵表面上的磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)1.8T?；惭b成與水平面有小傾斜角度，使出口端的磁場(chǎng)比入口端強(qiáng)。潤(rùn)滑油樣沿傾斜的底片向下流時(shí)，其中磨粒受到一個(gè)連續(xù)不斷增大的磁場(chǎng)力的作用而被磁化。