GCr15钢表面激光织构化对其摩擦学性能的影响

摘要

[目的]在GCr15钢轴承球表面构建微织构可显著改善其与聚四氟乙烯（PTFE）保持架组成的摩擦副的摩擦学性能，进而延长轴承的使用寿命。[方法]采用激光表面织构技术（LST）在GCr15钢球表面制备环绕摩擦接触区的椭圆-六边形复合微织构。通过调控摩擦过程的载荷和滑动速率，研究了微织构对GCr15钢球-PTFE板摩擦副摩擦学性能的影响。[结果]当载荷10 N、滑动速率为0.05 m/s时，有织构GCr15钢球-PTFE板摩擦副的摩擦因数为0.03,PTFE板的磨损率为7.223×10^-8 m³/（N·m），相比于GCr15钢球无织构时分别降低了85%和44%。显微形貌分析显示，微织构可有效阻碍PTFE磨屑从摩擦区向外迁移，促进形成均匀连续的PTFE转移膜，动态补偿接触区转移膜的磨损。红外光谱分析显示，摩擦热-力耦合作用促使接触区发生化学反应，生成含C─O键、C─H键和羧基的物质，进而增强转移膜的内聚力和稳定性。[结论]GCr15钢表面激光织构化是一种有效的轴承减摩技术，该研究为精密轴承设计提供了新思路。

关键词

轴承钢 / 聚四氟乙烯 / 表面织构化 / 摩擦因数 / 磨损机制