载荷对4种材料摩擦机制转变的影响

采用曲率半径2μm的金刚石针尖,分别在原子力显微镜和纳米划痕仪上研究了GCr15、304不锈钢、超弹和形状记忆NiTi合金等材料在5μN^80 mN载荷的摩擦学性能.结果表明,载荷对材料的摩擦机制有很大影响.当载荷低于80μN时,4种样品表面均无明显的划痕损伤,摩擦机制以界面摩擦为主;100~150μN时,摩擦机制逐渐转变到以犁沟摩擦为主;80 mN时,4种材料犁沟摩擦力占总摩擦力的比例甚至超过90%.另外,材料的硬度和弹性模量对其摩擦性能也有显著影响.硬度越高,材料越难发生犁沟损伤,摩擦机制从界面摩擦转变到犁沟摩擦对应的载荷越高;弹性模量与硬度的比值越大,摩擦过程中的犁沟效应越显著,犁沟摩擦力占总摩擦力的比重越大.