黄明吉等：SLM-316L细丝脂润滑摩擦磨损性能 837· 率表示材料的磨损率.每组试验重复3次.试验完 0.8 (a) 成后为彻底去除SLM-316L细丝接触表面因摩擦 0.7 试验所产生的磨屑，用超声波对所有细丝清洗 6 l5min.采用扫描电镜(Scanning electron microscope,. SEM)对试件表面磨痕形貌进行测试，用能谱仪 (Energy dispersive spectrometer,.EDS)检测摩擦表面 0.3 元素种类与原子分数，以分析SLM-316L细丝的磨 WWWmM 0.2 损机制.图2为SLM-316L细丝未摩擦的表面能谱 --Load 5N 0.1 +Load 10 N 数据图，由图可知，未摩擦的SLM-316L细丝表面 -Load 15 N 氧元素的原子分数约为22.2%. 0051015202530354045505560 Time/min Placing the Load Measuring the filament friction coefficient 18 (b) 16 14 90° Measuring 8 wear depth 6 图1摩擦磨损试验机及接触示意图 Fig.I Friction and wear testing machine and schematic of contact Load 5N Load 10N Load 15 N 表2不同试验条件下Fm值 0 51015202530354045505560 Table 2 Fy value under different conditions Time/min Program Load,F/N Velocity,v/(mm'min) Fv(N'm's) 0.6 0.12 1 5 240 0.02 (c) Frictional coefficient 10 240 0.04 05 Wear rate 0.10 入 3 240 0.06 0.08 10 120 0.02 5 o 号03 0.06 180 0.03 62 10 300 0.05 三0.2 0.04 0.1 0.02 25 Atomic fraction Certainly Fe ■25.1% 0.98 0 0 20 0 222% 5 10 21.4% Load/N 15 Ni■14.9% 0.96 r■8.6% 0.97 图3不同载荷下的摩擦参数图.(a)摩擦系数：(b)磨损深度：(c)摩擦 10 Na 5.0% 0.94 i1.9% 系数的稳定值和磨损率 0.95 T10.7% 0.93 Fig.3 Friction parameters for different loads:(a)frictional coefficient; 5 (b)wear depth,(c)stable value of the friction coefficient and wear rate 01234567891011121314 Energy/keV 由图3(a)可以看出，当载荷为10和15N时， 图2未摩擦细丝能谱数据图 摩擦系数均在前5min内快速增大，而载荷为5N Fig.2 EDS energy spectrum data graph of an un-rubbed filament 时摩擦系数增长比较平缓.这是由于当载荷较大 时(10和15N),细丝表面的微结构发生塑性变形， 2试验结果及分析 使得实际接触面积增加，从而导致摩擦系数快速 2.1载荷对细丝摩擦磨损性能的影响 增大当载荷较小时(5N),接触压力不足以使 图3是摩擦速度为240 mm'min条件下细丝 细丝表面结构发生塑性变形，只有表面微结构凸 的不同摩擦参数随载荷变化的曲线图 起部分点接触，实际接触的面积很小，因此摩擦初率表示材料的磨损率. 每组试验重复 3 次. 试验完 成后为彻底去除 SLM-316L 细丝接触表面因摩擦 试验所产生的磨屑，用超声波对所有细丝清洗 15 min. 采用扫描电镜 (Scanning electron microscope, SEM) 对试件表面磨痕形貌进行测试，用能谱仪 （Energy dispersive spectrometer, EDS）检测摩擦表面 元素种类与原子分数，以分析 SLM-316L 细丝的磨 损机制. 图 2 为 SLM-316L 细丝未摩擦的表面能谱 数据图，由图可知，未摩擦的 SLM-316L 细丝表面 氧元素的原子分数约为 22.2%. 90° Load Measuring the friction coefficient Measuring wear depth Placing the filament 图 1    摩擦磨损试验机及接触示意图 Fig.1    Friction and wear testing machine and schematic of contact 表 2 不同试验条件下 Fv 值 Table 2 Fv value under different conditions Program Load, F/N Velocity, v/(mm·min−1) Fv/(N·m·s−1) 1 # 5 240 0.02 2 # 10 240 0.04 3 # 15 240 0.06 4 # 10 120 0.02 5 # 10 180 0.03 6 # 10 300 0.05 25 Fe O C C Fe O Cr Cr Cr Fe Fe Ni Ni Tl Tl Ni Na Si Si Tl Ni Cr Na Si Tl 25.1% Atomic fraction Certainly 22.2% 21.4% 14.9% 8.6% 5.0% 1.9% 0.7% 0.98 0.98 0.99 0.96 0.97 0.94 0.95 0.93 20 15 10 5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Energy/keV Intensity (counts)/10 3 9 10 11 12 13 14 图 2    未摩擦细丝能谱数据图 Fig.2    EDS energy spectrum data graph of an un-rubbed filament 2    试验结果及分析 2.1    载荷对细丝摩擦磨损性能的影响 图 3 是摩擦速度为 240 mm·min−1 条件下细丝 的不同摩擦参数随载荷变化的曲线图. 由图 3（a）可以看出，当载荷为 10 和 15 N 时 ， 摩擦系数均在前 5 min 内快速增大，而载荷为 5 N 时摩擦系数增长比较平缓. 这是由于当载荷较大 时（10 和 15 N），细丝表面的微结构发生塑性变形， 使得实际接触面积增加，从而导致摩擦系数快速 增大[14] . 当载荷较小时（5 N），接触压力不足以使 细丝表面结构发生塑性变形，只有表面微结构凸 起部分点接触，实际接触的面积很小，因此摩擦初 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 Frictional coefficient Time/min Load 5 N Load 10 N Load 15 N (a) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Wear depth/μm Time/min Load 5 N Load 10 N Load 15 N (b) 5 10 15 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 (c) Frictional coefficient Load/N Frictional coefficient Wear rate 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 Wear rate 图 3    不同载荷下的摩擦参数图. （a）摩擦系数；（b）磨损深度；（c）摩擦 系数的稳定值和磨损率 Fig.3    Friction parameters for different loads: (a) frictional coefficient; (b) wear depth; (c) stable value of the friction coefficient and wear rate 黄明吉等： SLM-316L 细丝脂润滑摩擦磨损性能 · 837 ·