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3固体润滑涂层的摩擦磨损的影响因素
国内外学者对传统结构润滑涂层的摩擦磨损性能进行了一系列的研究，研究结果显示:组分、配副、环境气氛、膜的组成和膜厚、以及摩擦速度和载荷对涂层摩擦磨损性能的影响比较大[6]。
3.1组分的影响
在组分中以固体润滑剂的含量、组分的物理和化学相容性影响较大；随着固体润滑剂含量的增加，自润滑涂层的摩擦因数呈下降趋势，然而由于润滑相通常为比较软的材料或层状结构材料，当润滑相含量比较高时，会造成涂层结构不够紧密，从而使磨损率呈上升趋势。机械性能随着润滑剂的含量增加而降低。有些情况下也可能得到相反的结果，所以必须考虑自润滑材料机械性能与摩擦性能之间的平衡，以达到材料性能的要求。朱家佩[7]等对几种超级镍合金高温自润滑材料进行了研究，研究表明，材料的密度、硬度、室温下的磨损率及对偶件的磨损状况均随着石墨含量的增加而降低。Marple等人在对添加了MoS2的镍基WC涂层的摩擦磨损实验研究中发现[8]，MoS2含量为7vo.l%时，涂层的摩擦磨损性能最好，而当MoS2含量达到10%的时候磨损会加剧。复相多组元之间的化学相容，物理匹配对材料的性能有重要影响，组元间良好的化学相容性是制备自润滑材料的前提，热膨胀系数等物理性质的匹配关系不仅决定了材料的显微结构和力学性能，而且影响着摩擦过程中润滑组元的转移方试，进而影响其润滑效果及耐磨性能。比较石墨、BN和Al2O3三者的物性可以发现[9]，BN和Al2O3有相近的热膨胀系数，而与石墨的膨胀系数差异较大且弹性模量不匹配。在烧结过程中，石墨和Al2O3存在高温气相反应。因此添加BN的Al2O3材料具有良好的机械性能。
3.2配副的影响
不同对偶材料间的化学反应、表面能、表面硬度、化学活性等性能的不同，导致摩擦学特性不同。熊生[10]等人研究了多种配副下Fe2Re合金和Fe(ReO4)3的摩擦因数随温度的变化关系，如图1.1所示。结果表明Fe2Re合金和Fe(ReO4)3的润滑行为与配副有关，不同的配副对摩擦因数的影响较大。
图1.1 Fe2Re合金和Fe(ReO4)3的摩擦因数随温度的变化关系
3.3环境气氛的影响
在不同气氛下，由于受到表面吸附和污染，表面化学反应等因素的影响，材料的摩擦学性能可能会出现很大的差异，许多固体润滑材料的润滑效果对气氛有依赖性[11]。因此，不同的气氛对自润滑材料会产生不同的影响。
3.4摩擦速度和载荷对摩擦磨损性能的影响
S. C. Lim, M. F.Ashby等人通过研究发现[12]，在一定的滑动速度下，载荷对摩擦因数的影响并不是很大，但是当载荷增加时，摩擦因数呈减小趋势，而磨损率则随着载荷的增加而增大。这是由于载荷增加时，涂层所受剪应力增大，裂纹的扩展变快、变深，而且载荷增加时，干摩擦面温度升高,基体易于产生软化和疲劳，对固体润滑涂层的保护作用减小，涂层剥落增加导致涂层破坏变快，磨损率增加。同时由于摩擦面温度升高，涂层软化，塑性流动性变好，涂层变得相对平坦光滑，微凸峰相互嵌入的程度减小，微凸峰之间相互运动阻碍作用减弱，使摩擦因数降低。采用销盘试摩擦磨损实验机通过不同载荷，不同滑动摩擦速度下的摩擦磨损实验，观察到摩擦速度和载荷对摩擦因数的影响。结果显示，在低速(V<3m/s)阶段，摩擦因数随着摩擦速度的增加而变大；在高速阶段(V>14m/s)时，摩擦因数随着摩擦速度的增加而减小。
3.5膜的组成和膜厚的影响