·1332· 北京科技大学学报 第36卷 (b 25 um 25μm 图5位移幅值30μm下磨痕中心(a)和磨痕边缘()局部放大图 Fig.5 Magnified SEM images of the center (a)and the fringe (b)of the worn surface at the displacement amplitude of 30 um 10μm 25m 图6位移幅值为90um(a)和120μm(b)磨痕中心局部放大图 Fig.6 Magnified SEM images of the worn surface center at displacement amplitudes of 90 um (a)and 120 wm (b) 进一步增加，裂纹长度增加，且扩展方向平行于磨痕 射.从图中可以看出，摩擦学转变组织层的晶粒尺 表面，即剥层裂纹形成 寸在100nm左右，其衍射花样成环也说明摩擦学转 显然，当位移幅值为30μm和60um时，微动磨 变组织层的晶粒尺寸在纳米级.基体的晶粒尺寸为 损以接触中心黏着磨损为主伴随接触边缘的氧化磨 15~30μm,因此摩擦学转变组织层的晶粒尺寸远低 痕，所以磨损体积较小.随着位移幅值的增加，接触 于原始的晶粒尺寸，说明微动造成了磨痕表面的纳 面的相对运动增加，磨损机制发生转变，在氧化磨损 米化.研究表明，摩擦学转变组织层超细晶粒度是 和剥层磨损相互作用下，磨损加刷剧0-1山.因此当位 由于表面塑性应变形成的机械微孪晶以及微孪晶和 移幅值增加到90μm时磨损体积急剧增加，但随着 位错进一步交互作用的结果2-1切，其成因需要进一 致密磨屑层的形成，磨屑层的减磨作用使得磨损体 步的研究 积的增幅变缓 3结论 图8(a)和(b)分别为位移幅值为120μm和 150μm的磨痕横截面经腐蚀后的扫描电镜形貌.从 (1)位移幅值对Inconel6O0的微动行为有显著 图中可以看出，磨痕截面组织结构成层状特征.在 影响，随着位移幅值的增加，摩擦因数和磨损体积逐 磨屑层下方存在着严重变形层，一般称为摩擦学转 渐增大. 变组织层，其晶界在扫描电镜下不可见.在严重形 (2)随着位移幅值增加，微动模式由黏着为主 变层下方则为轻度塑性变形层，其晶粒沿微动方向 逐步变为滑移为主.位移幅值为30μm和60μm时， 被拉长，说明在微动过程中磨痕下的组织在剪切力 微动行为以黏着为主，磨损方式为黏着磨损，磨损体 作用下发生了塑性变形.在轻度变形层下方则为原 积较小；当位移幅值超过90μm,微动行为以滑移为 始晶粒层，晶粒尺寸为10~30um. 主，在氧化磨损和剥层磨损的联合相互作用下，磨损 图9(a)和(b)分别为位移幅值为120um时摩 加剧 擦学转变组织层的透射电镜明场像和对应的选区衍 (3)黏着区氧分布密度与磨痕外基体的相差不北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 图 5 位移幅值 30 μm 下磨痕中心( a) 和磨痕边缘( b) 局部放大图 Fig． 5 Magnified SEM images of the center ( a) and the fringe ( b) of the worn surface at the displacement amplitude of 30 μm 图 6 位移幅值为 90 μm ( a) 和 120 μm ( b) 磨痕中心局部放大图 Fig． 6 Magnified SEM images of the worn surface center at displacement amplitudes of 90 μm ( a) and 120 μm ( b) 进一步增加，裂纹长度增加，且扩展方向平行于磨痕 表面，即剥层裂纹形成． 显然，当位移幅值为 30 μm 和 60 μm 时，微动磨 损以接触中心黏着磨损为主伴随接触边缘的氧化磨 痕，所以磨损体积较小． 随着位移幅值的增加，接触 面的相对运动增加，磨损机制发生转变，在氧化磨损 和剥层磨损相互作用下，磨损加剧［10 － 11］． 因此当位 移幅值增加到 90 μm 时磨损体积急剧增加，但随着 致密磨屑层的形成，磨屑层的减磨作用使得磨损体 积的增幅变缓． 图 8( a) 和( b) 分别为位移幅值为 120 μm 和 150 μm 的磨痕横截面经腐蚀后的扫描电镜形貌． 从 图中可以看出，磨痕截面组织结构成层状特征． 在 磨屑层下方存在着严重变形层，一般称为摩擦学转 变组织层，其晶界在扫描电镜下不可见． 在严重形 变层下方则为轻度塑性变形层，其晶粒沿微动方向 被拉长，说明在微动过程中磨痕下的组织在剪切力 作用下发生了塑性变形． 在轻度变形层下方则为原 始晶粒层，晶粒尺寸为 10 ～ 30 μm． 图 9( a) 和( b) 分别为位移幅值为 120 μm 时摩 擦学转变组织层的透射电镜明场像和对应的选区衍 射． 从图中可以看出，摩擦学转变组织层的晶粒尺 寸在 100 nm 左右，其衍射花样成环也说明摩擦学转 变组织层的晶粒尺寸在纳米级． 基体的晶粒尺寸为 15 ～ 30 μm，因此摩擦学转变组织层的晶粒尺寸远低 于原始的晶粒尺寸，说明微动造成了磨痕表面的纳 米化． 研究表明，摩擦学转变组织层超细晶粒度是 由于表面塑性应变形成的机械微孪晶以及微孪晶和 位错进一步交互作用的结果［12 － 14］，其成因需要进一 步的研究． 3 结论 ( 1) 位移幅值对 Inconel600 的微动行为有显著 影响，随着位移幅值的增加，摩擦因数和磨损体积逐 渐增大． ( 2) 随着位移幅值增加，微动模式由黏着为主 逐步变为滑移为主． 位移幅值为 30 μm 和60 μm时， 微动行为以黏着为主，磨损方式为黏着磨损，磨损体 积较小; 当位移幅值超过 90 μm，微动行为以滑移为 主，在氧化磨损和剥层磨损的联合相互作用下，磨损 加剧． ( 3) 黏着区氧分布密度与磨痕外基体的相差不 · 2331 ·