表面微织构影响点接触润滑摩擦性能的实验研究_刘洪龙

润滑介质对织构化表面摩擦学性能影响的实验研究何霞;李梦媛;江士凯;王国荣【摘要】采用纳秒激光烧蚀技术在铍青铜盘试样表面加工3种不同参数圆形微凹坑织构,选用石油装备中常用的低黏度L-CKD150润滑油和高黏度复合锂基润滑脂为润滑介质,开展不同润滑环境下销-盘摩擦学实验,对比分析L-CKD150润滑油和复合锂基润滑脂对织构表面摩擦磨损性能的影响差异.实验结果表明:2种不同润滑环境下,合理参数织构均可有效提高表面润滑性能、减少摩擦磨损;润滑介质对织构表面摩擦磨损性能的影响差异与接触压力有关,接触压力较低时,L-CKD150润滑油润滑性能优于复合锂基润滑脂,接触压力较高时则复合锂基润滑脂润滑性能更优;相同工况下,相比于L-CKD150润滑油润滑,复合锂基润滑脂润滑时最优织构直径更大.%Circular micropits surface texture was fabricated on beryllium bronze disc specimen using nanosecond laser.With the common L-CKD150 lubricating oil and compound lithium grease in the petroleum equipment as the lubricating mediums,pin-on-disc configuration tribological tests were carried out to investigate the influence difference of lubricating mediums on friction and wear of textured surface under same conditions.The results indicate that textures with reasonable parameters can effectively reduce the friction and wear of textured surface.The difference of the influence of the lubricating medium on the friction and wear of the texture surface is related to the contact pressure.Under low contact pressure,L-CKD150 lubricating oil can provide better lubricating property,while compound lithium grease can provide better lubricating property under high contact pressure.The optimal texture diameter islarger when under the lubrication of compound lithium grease compared with the lubrication of L-CKD150 lubricating oil.【期刊名称】《润滑与密封》【年(卷),期】2018(043)004【总页数】7页(P8-14)【关键词】微凹坑织构;润滑油;复合锂基润滑脂;润滑性能;摩擦磨损【作者】何霞;李梦媛;江士凯;王国荣【作者单位】西南石油大学机电工程学院四川成都610500;西南石油大学机电工程学院四川成都610500;四川宝石机械专用车有限公司四川德阳618300;西南石油大学机电工程学院四川成都610500【正文语种】中文【中图分类】TH117.1摩擦磨损不仅降低了能源的有效利用率，且不当的磨损将加速机械零部件失效，缩短机械系统的使用寿命。

点接触弹流润滑条件下表面弹性变形研究沈锦龙;薛正堂;衡传富;刘小君【摘要】为研究弹流润滑条件下点接触表面变形及其对表面性能的影响,采用激光微织构法制备了一组不同形貌参数的滚动轴承滚道表面试件,基于表面频谱分析和弹流润滑快速算法(幅值缩减法)分析了试件在不同工况参数下的弹性变形.使用ISO 25178三维形貌参数体系对变形前后表面进行表征,研究了点接触弹流润滑状态下表面形貌的弹性变形与载荷、转速的关系.研究结果表明,弹流接触使表面形貌发生显著的弹性变形,载荷、转速等工况参数对变形量影响较大,表面弹性变形使得形貌参数发生显著变化.【期刊名称】《中国机械工程》【年(卷),期】2019(030)014【总页数】8页(P1696-1702,1712)【关键词】弹性流体动力润滑;幅值缩减;激光微织构;三维形貌参数【作者】沈锦龙;薛正堂;衡传富;刘小君【作者单位】合肥工业大学摩擦学研究所,合肥,230009;阜阳轴承有限公司,阜阳,236000;阜阳轴承有限公司,阜阳,236000;合肥工业大学摩擦学研究所,合肥,230009【正文语种】中文【中图分类】TH117.20 引言点接触摩擦副广泛应用于机械设备传动机构中，其主要润滑形式为弹流润滑。

提高润滑油膜厚度是点接触摩擦副性能优化、寿命延长的关键。

弹流润滑状态下的油膜厚度和压力分布与表面形貌紧密相关[1-2],即使是尺度很小的表面粗糙度(小于润滑油膜厚度)也会使压力和膜厚产生较大的波动[3]。

点接触区域小、压力大，两接触界面必然会发生不可忽视的弹性变形[4-5],对接触区弹性变形特征进行研究有助于弹流润滑性能的分析和改善。

国内外学者针对表面形貌影响弹流润滑性能这一命题已进行了大量理论与实验研究。

早期研究中用均方根粗糙度Rq定量表征表面形貌，用参数Λ和κ描述表面粗糙度与润滑油膜厚度之间的关系，预测效果较为粗略[6-7]。

随着计算机技术的发展，粗糙表面弹流润滑问题的数值求解变得更为精细[8]，但由于计算效率低下(一个真实粗糙表面的计算时长可达数天[9])，不适合在工程实践中直接采用。

表面织构化角接触球轴承润滑性能分析表面织构化角接触球轴承润滑性能分析摘要：表面织构化是一种通过在材料表面引入微小的结构形貌来改善摩擦学性能的方法。

本文基于表面织构化技术，对角接触球轴承的润滑性能进行了分析和研究。

通过对润滑膜形成的机理、摩擦学特性以及表面织构化对润滑性能的影响进行了讨论和探究。

研究发现，表面织构化可以显著改善角接触球轴承的润滑性能，降低摩擦和磨损，提高轴承的运行效率和寿命。

本文的研究结果对于提高角接触球轴承的摩擦学性能，优化轴承设计具有重要的实际意义。

关键词：表面织构化；角接触球轴承；润滑性能1. 引言角接触球轴承作为一种常见的机械传动元件，在工业生产和机械制造中具有着广泛的应用。

然而，在轴承运行过程中，摩擦和磨损是其主要的性能限制因素之一。

由于摩擦和磨损会导致轴承失效、能量损耗、噪声增加等问题，因此提高角接触球轴承的润滑性能具有重要的意义。

2. 润滑膜形成机理润滑膜的形成是角接触球轴承润滑工作的基础。

在正常工作条件下，轴承在摩擦表面形成一个由润滑油分子组成的薄膜，该膜能够降低摩擦和磨损，减小接触表面的热量和应力。

润滑膜形成的机理主要有三种：流体动压润滑、边界润滑和混合润滑。

3. 表面织构化的作用机理表面织构化是一种通过在材料表面引入微小的结构形貌来改善摩擦学性能的方法。

通过织构化表面，可以改变摩擦表面的形貌特征，提高摩擦表面间的润滑油膜稳定性，降低表面接触点的摩擦和磨损。

4. 表面织构化对润滑性能的影响表面织构化对角接触球轴承的润滑性能影响主要包括润滑膜形成机理的改变、摩擦学特性的改善以及磨损的减少等方面。

通过织构化表面，可以改变润滑膜的形成机理，增加润滑膜的厚度和强度，提高摩擦面的分离能力。

同时，织构化表面还可以降低摩擦表面的接触面积，减少摩擦和磨损。

5. 实验研究为了验证表面织构化对角接触球轴承润滑性能的影响，进行了一系列的实验研究。

通过对比不同表面处理状态下的角接触球轴承的摩擦学性能，发现表面织构化能够显著改善轴承的摩擦学性能。

表面微织构的数学模型及其弹流润滑性能研究表面微织构可以改善摩擦副表面的摩擦学性能。

为了系统全面的研究微织构表面的弹流润滑性能和减摩机理,本文建立点状、线状和网状表面微织构的数学模型来探讨摩擦因数随微织构表面形貌参数的变化规律。

研究的微织构表面形貌参数主要有：表面微织构的深度、面积占有率、分布方式。

基于弹流润滑理论,通过Reynolds方程、膜厚方程、载荷平衡方程、黏压方程和密压方程建立三种微织构表面的弹流润滑模型,采用多重网格法进行求解,最后得到三种微织构表面在不同形貌参数下的摩擦因数,压力和油膜厚度分布。

通过分析得出以下结论：对点状表面微织构的研究中发现：摩擦因数随微凹坑深度、面积占有率和排数的增加均是先减小后增大,并在微凹坑深度为2μm,面积占有率为18%,排数为7时,摩擦因数最小；微凹坑呈钝角型分布的摩擦因数较直线型和锐角型的小。

对线状表面微织构的研究中发现：摩擦因数随微凹槽深度、面积占有率和排数的增加均是先减小后增大,并在微凹槽深度为6μm,面积占有率为40%,排数为5时,摩擦因数最小；微凹槽与滑动方向为150°的摩擦因数较其它角度的小。

对网状表面微织构的研究中发现：摩擦因数随微凹槽深度、面积占有率和排数的增加均是先减小后增大,并在微凹槽深度为4μm,面积占有率为40%,排数为5时,摩擦因数最小；微凹槽间夹角为150°的摩擦因数较其他角度的小。

对三种微织构表面的对比研究中发现：其他工况条件不变,只改变速度时,当速度小于4.3m/s时,网状微织构表面的摩擦因数最小；当速度大于4.3m/s时,点状微织构表面的摩擦因数最小。

其他工况条件不变,只改变载荷时,当载荷小于18N时,网状微织构表面的摩擦因数最小；当载荷大于18N时,点状微织构表面的摩擦因数最小。

表面技术第52卷第6期考虑粗糙度的水润滑复合微织构推力轴承性能分析王丽丽，段敬东，李龙超，刘迎澳，包云龙（山东科技大学 机械电子工程学院，山东 青岛 266590）摘要：目的改善摩擦副润滑性能，研究考虑表面粗糙度时复合微织构参数对推力轴承性能的影响，同时通过实验进一步说明复合微织构的减摩作用机理。

方法建立表面粗糙度模型、复合微织构的水膜厚度方程和推力轴承的广义雷诺方程，研究不同复合微织构形状和排列方式推力轴承的性能。

通过摩擦磨损实验验证复合微织构形状对轴承润滑性能的影响。

结果复合微织构有效改善了摩擦副的摩擦学性能，在15种复合微织构和2种单一织构中，复合微织构的承载性能均优于单一鱼形和圆形织构，圆形复合鱼形微织构具有较好的润滑性能；当不同微织构沿周向排列时获得了较好的润滑参数，相较于径向排列，其承载力提升了45.45%；考虑表面粗糙度时，轴承的润滑性能得到提高，当尺度系数为0.002 2、分维系数为2.6时，轴承获得了较好的润滑性能，相较于未考虑粗糙度时其承载力得到提高。

结论实验得出与理论相同的结论，圆形复合鱼形微织构具有较好的承载力和减摩性能，合适的复合微织构参数可以有效提高水润滑推力轴承的润滑性能，降低摩擦因数。

关键词：粗糙度；复合微织构；推力轴承；微织构参数；摩擦实验中图分类号：TH117 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2023)06-0256-10DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2023.06.022Performance of Water-lubricated Composite Micro-textureThrust Bearing Considering RoughnessWANG Li-li, DUAN Jing-dong, LI Long-chao, LIU Ying-ao, BAO Yun-long(College of Mechanical and Electronic Engineering, Shandong University of Science andTechnology, Shandong Qingdao 266590, China)ABSTRACT: Surface micro texture technology is a technology to improve the surface lubrication performance of friction pairs. The research on the micro texture thrust bearing mainly focuses on the effect of roughness on the lubrication performance of bearings or the effect of single micro texture on the lubrication performance of bearings. To improve the lubrication performance of friction pairs, the effect of different composite micro-texture parameters on the performance of收稿日期：2022−05−11；修订日期：2022−08−26Received：2022-05-11；Revised：2022-08-26基金项目：山东省矿山机械工程重点实验室校企联合基金（2022KLMM304）；山东省博士后创新项目专项资金（201701016）Fund：Shandong Province Key Laboratory of Mine Mechanical Engineering, Shandong University of Science and Technology (2022KLMM304); Shandong Provincial Postdoctoral Innovation Foundation (201701016)作者简介：王丽丽（1979—），女，博士，副教授，主要研究方向为摩擦学。

织构对称性对润滑减磨性能影响的仿真和实验研究LIAO Wenling;CHEN Tingbing;HUANG Rongqin;LIU Wuzhou【摘要】基于雷诺方程建立单一织构动压理论模型,通过对理论模型求解研究织构对称特性对动压润滑性能的影响差异.此外,开展压裂泵柱塞密封副销、盘单元摩擦学实验,对比单元摩擦学实验结果讨论织构对称特性的影响.数值计算结果表明,不同对称特性下,动压润滑性能与织构最长边长和速度的夹角关系及速度的方向有关.摩擦实验结果表明,基于捕获磨屑、补充润滑介质的作用机理,不同织构对称特性条件下,均表现为织构垂直速度方向边长越长、织构表面的摩擦磨损性能越好.【期刊名称】《成都大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(038)002【总页数】7页(P199-205)【关键词】表面织构;对称特性;动压润滑性能;空化效应;摩擦磨损【作者】LIAO Wenling;CHEN Tingbing;HUANG Rongqin;LIU Wuzhou【作者单位】;;;【正文语种】中文【中图分类】TH117.10 引言近年来，针对动物表皮非光滑组织所具有的抗磨减阻效果引起了相关研究人员的极大关注，并在此基础上提出仿生表面织构技术[1-3].研究显示，由于不同润滑状态下的作用机理，仿生表面织构对摩擦学性能有极大的改善效果，但研究也发现，织构参数是影响织构润滑减磨效果的主要因素，不良的参数选择将对摩擦学性能造成负面影响[4-11].不过，上述相关研究中并没有涉及织构类型和分布角度对润滑和摩擦学性能影响异同的探讨.对此，本研究选择椭圆形和三角形两种不同对称性织构，仿真研究两种织构在不同分布角度下对织构表面动压润滑性能及其织构表面空化单元数目对织构动压润滑性能的影响，以及对摩擦副摩擦磨损性能的影响规律，并结合数值仿真和实验研究结果，讨论两种不同对称性织构对织构表面润滑及摩擦学性能影响的异同，继而为不同对称性织构分布角度设计提供指导.1 数值仿真分析模型1.1 几何模型织构化摩擦副示意图如图1所示，图中织构单元的长和宽均分别为L、W、织构直径为D、深度为HP，h0为摩擦副间隙，U为两摩擦副相对滑动速度.由于各织构单元均匀分布，其油膜厚度和压力也呈均匀分布状态.图1 织构化摩擦副示意图在考虑计算时间、效率以及精度的基础上，本研究选择单一织构单元为研究对象.此外，由于需要分析织构对称性(织构区域内关于X轴及Y轴对称)对织构表面润滑及摩擦学性能的影响，本研究选择椭圆织构(对称性织构)和三角形织构(非对称性织构)为研究对象，织构化表面的基本参数如表1所示.表1 织构表面基本参数参数参数值参数参数值织构类型椭圆形、三角形最小油膜厚度h0/μm2织构单元长度L/μm500织构深度hp/μm0.5～40织构单元宽度W/μm500织构分布角度0°～180°织构面积比/(S%)20相对滑移速度U/(m/s)0.8 由于两种织构的对称属性不同，因此，在不同分布角度下，两种织构对表面油膜厚度分布的影响也不同.基于坐标变换基本原理，采用如式(1)所示的坐标变换公式，可计算得到如图2所示的两种类型织构在不同分布角度下的油膜厚度分布示意图.(1)图2 不同分布角度下织构表面油膜厚度示意图1.2 数学模型针对图1所示的织构化表面动压润滑性能的求解，本研究采用简化后的雷诺方程在特定边界条件下计算得到，简化后的雷诺方程其表达形式为，(2)式中，x和y分别表示为两垂直方向坐标，h为油膜厚度，p为油膜压力，u为摩擦副表面间的相对滑移速度，η为润滑介质黏度，其取值为0.03 pa·s.从式(2)可以看出，在润滑介质黏度和表面相对滑动速度为常数的情况下，摩擦副表面不同油膜压力分布主要通过改变油膜厚度而得到.对于织构化摩擦副表面，由于表面织构的存在，相对于无织构表面，织构区域增加了额外的油膜厚度.因此，摩擦副表面油膜厚度可描述为，(3)式中，h0为摩擦副间隙，hp为矩形截面的织构深度，Ω表示织构区域.同时，为了对织构单元的油膜压力分布进行计算，需要定义织构单元的压力边界条件.由于本研究的单元实验的实验条件为压裂柱塞泵模拟工况，为使数值仿真计算与单元实验结果间更吻合且具有说服力，故在数值仿真计算时，织构单元的边界条件设置为：在平行运动方向上(即柱塞圆周方向上)采用周期分布压力边界条件，而垂直运动方向上(即柱塞轴向上)采用环境压力边界条件，具体表达式为，(4)p(x=0,y)=p(x=L,y)=pa(5)此外，在油膜压力的迭代求解中，限定相邻两次迭代求解的相对误差，以此保证计算结果的正确性，迭代计算的收敛判据如下，(6)式中，Pi,j为网格节点(i,j)处的油膜压力，k为迭代次数.表面承载力式可表示为，(7)2 单元摩擦学实验由于压裂现场实际工况的复杂性，开展现场或全尺寸织构化压裂泵柱塞密封副摩擦学实验的成本和风险均较高.因此，本研究仅开展压裂泵柱塞密封副的单元摩擦学实验.2.1 实验设备及材料压裂泵柱塞密封副单元摩擦学实验采用的实验设备为MMW-1型微机控制立式万能摩擦磨损试验机，其销、盘摩擦副示意图及销、盘试样如图3所示，其中，销试样材料为丁腈橡胶，模拟密封副；盘试样材料为20#钢，模拟柱塞.在单元摩擦学实验过程中，丁腈销试样与试验机主轴相连并随之转动，转速由伺服电机控制，转速范围为12 000 r/min，柱塞盘试样固定于试验机摩擦副平台上，通过销、盘间的旋转运动模拟柱塞密封副间的往复运动.此外，销、盘试样间接触压力(接触力)由涡轮蜗杆机构加载得到，摩擦系数通过测量摩擦扭矩后经换算得到，表面温升则由温度传感器通过测量润滑介质温度变化得到，润滑介质为L-CKD150润滑油.图3 销—盘摩擦副示意图柱塞试样表面椭圆织构及三角形织构采用纳秒激光进行加工(TG-20GT laser marking machine)，织构表面三维形貌如图4所示.图4 织构表面三维形貌示意图2.2 实验过程及性能分析实验中，结合压裂柱塞泵实际工况，在室温环境下，设计了载荷为400 N(对应接触压力P=0.5 MPa)、电机主轴转速为335 r/min(对应线速度V=0.8 m/s)的压裂泵柱塞密封副单元摩擦学实验模拟工况.单次摩擦学实验的时间为3 600 s，实验前后试样质量差即为试样的磨损量，试样磨损后的表面形貌采用白光干涉仪进行测量.3 结果与讨论3.1 织构对称特性对动压润滑性能的影响椭圆形对称性织构深度和分布角度对织构表面承载力的影响规律如图5所示.图5 椭圆形织构深度和分布角度对表面承载力的影响从图5(a)可知，椭圆形织构在不同分布角度时，随着织构深度的增加，表面承载力呈现出先增加后减小的变化趋势，织构分布角度仅仅改变最大承载力所对应的最优织构深度.在0 °～90 °范围内，不同分布角度下椭圆形织构对应的最优织构深度大小关系为：0 °>30 °>60 °>90 °.因此，椭圆形织构长轴与滑移方向的夹角越小，对应的最优织构深度越小.由图5(b)可知，在织构深度小于1.5 μm的情况下，椭圆形织构长轴与滑移方向的夹角越小，表面承载力越大，当织构深度大于1.5 μm 时，则有相反的规律.三角形非对称性织构深度和分布角度对表面承载力的影响如图6所示.由图6(a)可知，与椭圆形织构类似，在相同分布角度下，随着织构深度的增加，表面承载力同样呈现出先增加而后减小的趋势，且在不同分布角度下，改变的也仅仅是最大承载力及其所对应的最优织构深度.而从图6(b)可知，当织构深度分别为0.5 μm、1 μm、2 μm和3.5 μm时，在0 °～180 °的织构分布角度范围内，随织构分布角度的增加，表面承载力总体呈现出先增加后减小而后再增加的周期性的变化规律，当织构分布角度为60 °和180 °时的表面承载力为最大，当织构分布角度为0 °和120 °时的表面承载力为最小，周期性变化的角度范围为120 °.当织构深度为3.5～10 μm时，随织构分布角度的增加，承载力同样呈现波浪形的周期性变化规律，但在0 °～180 °的分布角度内，承载力的变化规律为先减小后增加而后减小的趋势.两波谷为织构分布角度等于0 °和120 °的情形，两波峰为织构分布角度等于60 °和180 °的情况.尽管在不同织构深度下，表面承载力随织构深度增加有两种不同的变化规律，但承载力的波动幅度随织构深度的增加均呈逐渐减小趋势，当织构深度为20 μm和40 μm时，织构分布角度变化对承载力基本无影响.因此，对于三角形非对称性织构，在织构深度小于、等于或略大于织构深度时，织构最长边处于润滑介质流入方向且垂直于速度方向，织构可获得较好的润滑性能；而当织构深度大于最小油膜厚度时，织构最长边位于润滑介质流出方向且垂直于速度方向，织构可获得较优润滑性能.此与文献[8]研究结果类似.图6 三角形织构深度和分布角度对表面承载力的影响不同织构深度和分布角度下织构表面空化单元离散点数目如图7所示.从图7(a)可知，对于椭圆形织构，由织构深度变化所引起的空化单元数目和表面承载力呈现相反的变化规律，不同分布角度下随织构深度的增加，空化点数目均呈现先减小后增加的变化规律.由图7(b)可知，三角形织构除60 °和180 °分布角度情况，其余分布角度下，随织构深度的增加，空化点数同样呈现先减小后增加的变化规律.对于两种类型织构而言，由于织构从最小深度逐渐增加，织构的动压润滑效应越来越强，继而空化效应逐渐减弱，而当织构深度增加到一定值，织构深度相对于摩擦副间隙过大，导致织构的动压润滑效应很小、空化效应越来越明显.另外，织构空化点数随织构深度变化而变化的规律滞后于织构深度对承载力的影响，主要由于在承载力转折点处，空化点数并不会立即改变，变化的是动压效应处的油膜压力值.图7 织构深度对织构表面空化区域的影响织构分布角度对织构表面空化区域的影响如图8所示.图8 织构分布角度对织构表面空化区域的影响由图8(a)可知，对于椭圆形对称性织构，当织构深度小于最小油膜厚度时，在0 °～90 °范围内，织构分布角度的增加将导致空化单元数目逐渐增加，且以90 °为对称分布；而当织构深度大于最小油膜厚度时，承载力随织构分布角度的增加呈相反变化规律，且关于90 °对称分布.因此，对于相同织构深度下的椭圆织构，织构表面的空化离散单元数目越多，椭圆形织构表面的承载力就越大.由图8(b)可知，对于三角形非对称性织构，除织构深度为40 μm情况，在其余织构深度下，随织构分布角度的增加，空化点数呈先增加后减小而后再增加趋势，当织构分布角度为60 °和180 °时，空化单元数有最大值，且在织构深度为0 °和120 °时出现第二波峰.因此，对于三角形织构，也表现为在最大表面承载力处，织构单元表面有较大的织构单元空化单元数，且以60 °和180 °尤为明显.3.2 织构对称特性对摩擦磨损性能的影响相同模拟工况下，无织构与不同分布角度椭圆织构表面平均摩擦系数和温升对比如图9所示.图9 不同分布角度椭圆形织构对平均摩擦系数和温升的影响由图9(a)可知，相比无织构试样表面，椭圆形织构分布角度为60 °、90 °和120 °时能够减小摩擦副表面的平均摩擦系数，90 °分布时最明显，平均摩擦系数下降幅度达到22.3%，且不同分布角度下，织构对摩擦系数的影响以90 °为中心呈现对称分布.由图9(b)可知，不同分布角度下，摩擦副表面温升与平均摩擦系数有相同的变化规律，即平均摩擦系数越大，温升也越大.此也符合摩擦生热基本规律.同理，对于图10中不同分布角度下的试样磨损量，尽管在织构分布角度为60 °时橡胶销试样及柱塞盘试样的磨损量最小，但在不同织构分布角度下，橡胶销试样及柱塞盘试样的磨损量随织构分布角度的增加也基本呈现出与摩擦系数相同的变化规律.图10 不同分布椭圆形织构对试样磨损量的影响相同实验条件下，三角形非对称织构与无织构表面的平均摩擦系数和温升对比如图11所示.图11 不同分布角度三角形织构对平均摩擦系数和温升的影响由图11(a)可知，不同分布角度下，三角形织构的存在均能有效地减小织构表面的摩擦系数，且随织构分布角度的增加，平均摩擦系数呈现波浪形的变化规律，当织构分布角度分别为0 °、60 °、120 °和180 °时，摩擦系数在波谷处，而当织构分布角度分别为30 °、90 °和150 °时，摩擦系数在波峰处；由图11(b)可知，表面温升有相同的变化规律.图12为不同分布角度下，销、盘单元试样的磨损量变化，其也呈现相同的变化规律.因此，为获得较优的织构润滑减磨性能，对于椭圆形对称织构，应使织构长轴尽可能垂直速度方向；而对于三角形非对称织构，应使三角形织构任意一边垂直于速度方向.两种织构对摩擦性能的影响与对动压润滑性能的影响差异主要在于，动压润滑条件下，仅考虑织构的微流体动压效应，而摩擦磨损实验中则需考察织构动压润滑效应、捕获磨屑及存储并补充润滑介质作用机理的综合影响.在考虑摩擦磨损实验时，两种不同类型织构均表现为尽量保证织构最长边垂直于速度方向，从而使织构表面摩擦学性能越好.图12 不同分布三角形织构对试样磨损量的影响4 结论本研究通过数值仿真和单元摩擦学实验，分析了织构对称特性对润滑及摩擦磨损性能影响的异同，得出以下结论：在相同条件下，两种不同对称特性织构表面动压润滑性能均与织构分布角度及织构深度有关，织构深度对表面承载力的影响规律与其对表面空化效应的影响规律相反，而不同分布角度下表现为织构表面空化单元数目越多，织构动压润滑性能越好.在相同条件下，对于对称性椭圆形织构，当织构深度小于最小油膜厚度时，织构最大边长垂直于表面滑移方向，可获得最优织构润滑性能，而织构深度大于最小油膜厚度时，织构最小边长垂直于滑移方向以获得最优织构润滑性能；对于非对称性三角形织构，当织构深度小于最小油膜厚度时，织构最长边处于润滑介质流入方向且垂直于速度方向，织构可获得较好的润滑性能，织构深度大于最小油膜厚度时，织构最长边位于润滑介质流出方向且垂直于速度方向，织构可获得较优润滑性能.单元摩擦学实验结果表明，对于两种不同对称性织构，合理织构分布角度下，表面织构的存在能够有效提高试样表面的摩擦学性能，且均表现为织构最长边垂直于速度方向，织构表面摩擦学性能越好.对于不同对称性织构表面动压润滑及摩擦学性能差异，其主要在于动压润滑条件下，仅考虑织构的微流体动压效应，而摩擦磨损实验中则需考察织构动压润滑效应、捕获磨屑以及存储并补充润滑介质作用机理的综合影响.参考文献：【相关文献】[1]Pettersson U,Jacobson S.Textured surfaces in sliding boundary lubricated contacts-mechanisms,possibilities and limitations[J].Tribol Mater Surf Interf,2007,1(4):181-189. 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第33卷第2期中㊀国㊀表㊀面㊀工㊀程Vol.33No.22020年4月CHINA SURFACE ENGINEERINGApril 2020收稿日期:2019-10-10;㊀修回日期:2020-04-01通信作者:朱新河(1964 ),男(汉),教授,博士;研究方向:船机零件的摩擦磨损控制;E-mail :xinhe@ 基金项目:辽宁省自然科学基金(2019-ZD -0148);中央高校基本科研业务费(3132019331)Fund :Supported by Natural Science Foundation of Liaoning Province (2019-ZD -0148)and Fundamental Research Funds for Central Universities(3132019331)引用格式:付景国,徐长旗,朱新河,等.表面微织构复合固体润滑材料的摩擦学性能研究进展[J].中国表面工程,2020,33(2):15-28.FU J G,XU C Q,ZHU X H,et al.Research progress of surface micro-texture combined with solid lubricants on tribological proper-ties [J].China Surface Engineering,2020,33(2):15-28.doi:10.11933/j.issn.10079289.20191010001表面微织构复合固体润滑材料的摩擦学性能研究进展付景国,徐长旗,朱新河,张蓬予,刘耕硕,严志军(大连海事大学轮机工程学院,大连116026)摘㊀要:为提高摩擦副之间的摩擦学性能,润滑油添加剂㊁低摩擦表面以及表面微织构等作为改善表面摩擦学性能的手段已得到国内外研究工作者的广泛关注并取得了一定的成果,而表面微织构复合固体润滑材料技术作为一种集成了已有各种减摩手段优点的复合技术开始被研究㊂文中综述了表面微织构与固体润滑材料复合的物理和化学方法;评述了表面微织构几何形状㊁参数和固体润滑材料种类对复合表面摩擦学性能的影响;分析了表面微织构复合固体润滑材料的减摩机制;最后指出了该复合技术目前尚待解决的问题,并对该技术下一步的发展方向和实际应用进行了展望㊂关键词:表面微织构;固体润滑材料;复合技术;摩擦学性能中图分类号:TH117文献标志码:A文章编号:1007-9289(2020)02-0015-14Research Progress of Surface Micro-texture Combined with SolidLubricants on Tribological PropertiesFU Jingguo,XU Changqi,ZHU Xinhe,ZHANG Pengyu,LIU Gengshuo,YAN Zhijun(School of Marine Engineering,Dalian Maritime University,Dalian 116026,China)Abstract :In order to improve the tribological properties of friction pair,lubricant additives,low-friction surfaces and surfacemicro-textures have aroused great attention by worldwide scientists as means to improve surface tribological properties and havealready achieved certain results.However,surface micro-textures combined with solid lubricants has begun to be studied as acomposite technology because of the integration of existing anti-friction measures.The physical and chemical methods for thecomposite of surface micro-textures and solid lubricants were reviewed.The effects of geometrical shape,parameters of surfacemicro-texture and types of solid lubricants on the tribological properties of composite surface were reviewed.The anti-frictionmechanism of the composite technology was analyzed.Finally,the unsolved problems of composite technology were pointed out,and the development direction and practical application of this technology in the future were proposed.Keywords :surface micro-texture;solid lubricants;composite technology;tribological property0㊀引㊀言摩擦会导致机械零件失效和系统效率的降低,增加动力能源消耗,由于摩擦造成的机械能量损失高达10%~20%[1]㊂为减少摩擦,研究人员针对摩擦副已提出并实施了各种手段,例如改善润滑油性能㊁制备低摩擦表面和表面微织构等㊂改善润滑油性能主要是往在用润滑油中添加功能性的微纳材料,如添加具有减摩抗磨性能的WS 2[2]㊁MoS 2[3]㊁LaF [4]㊁石墨烯[5]等粉体㊂制备低摩擦表面是在在摩擦副之间通过增加易剪切的自润滑材料,利用材料自身的润滑特性来减中㊀国㊀表㊀面㊀工㊀程2020年少表面摩擦,如在摩擦表面形成固体润滑薄膜[6-7]或涂覆自润滑材料[8-9]㊂表面微织构则是通过在摩擦副表面加工不同微造型来减少摩擦副之间实际接触面积,储存润滑油和磨损产物来减少摩擦,如圆形微织构[10]㊁三角形微织构[11]㊁矩形微织构[12]等㊂然而在研究过程中发现表面微织构不仅可以作为液体润滑剂的储存器,还可以作为固体润滑剂或其他功能性材料的储存器㊂此复合方法是将上述现有的减摩手段进行综合处理,即在表面微织构内填充固体润滑材料,让其在使用过程中逐渐释放出来,起到减摩作用㊂填充的固体润滑材料种类也相对较多,如单一固体润滑材料[13-14]㊁多种单一固体润滑材料的混合物等[15]㊂在研究中发现,表面微织构与固体润滑材料复合之后,呈现出比单一表面处理方法更优的减摩耐磨效果[16],并且可针对不同的工况发挥不同的作用㊂在油润滑条件下,固体润滑材料会逐渐释放至摩擦副间的润滑油中;在干摩擦条件,固体润滑材料直接作用在发生摩擦的部位㊂除此之外,表面微织构仍能起到储存磨损产物的作用㊂文中在评述表面微织构复合固体润滑材料的方法,分析减摩因素以及减摩机理的基础上,综述了表面微织构复合固体润滑材料技术最新的研究与发展概况,并探讨复合技术所遇到的问题,为相关研究提供一定的思路,希望对探索机械零件减摩耐磨新方法㊁新途径及其潜在应用提供一定的参考价值㊂1㊀微织构表面固体润滑材料的复合工艺由于研究者研究领域的不同,并在考虑固体润滑材料和应用工况的基础上,微织构表面固体润滑材料的复合工艺也有所不同㊂目前,复合工艺种类繁多,如机械涂覆㊁热压填充㊁有机树脂粘接㊁气相沉积等众多物理和化学方法,由于复合工艺的不同,复合涂层所展现出的摩擦学性能和使用寿命也有一定的差异㊂1.1㊀机械涂覆法机械涂覆法是通过反复的机械作用力将干燥的固体润滑材料粉体涂抹在试样表面,形成润滑膜,达到与基体间的物理结合状态㊂具体操作步骤是先将涂覆布固定在旋转盘上,并将一定量的固体润滑材料均匀分散在涂覆布上,使经过抛光和超声清洗的试样与涂覆布上的润滑材料在一定载荷下对磨,在旋转盘的缓慢匀速转动中制备复合涂层㊂Wu等[17]在Ti-6Al-4V合金微织构表面上机械涂覆MoS2固体润滑剂,并在旋转球盘接触下进行高速干摩擦试验㊂结果表明,填充有MoS2固体润滑剂的钛合金微织构表面呈现出较好的摩擦学性能,与光滑表面相比,其摩擦因数最高可降低40%,且波动明显降低;摩擦温度最高也降低15%㊂周后明等[18]通过特殊材质的布料将MoS2基复合固体润滑剂机械涂覆在具有微织构的硬质合金刀具前刀面上㊂结果发现,填充有MoS2/Sb2O3复合固体润滑剂的微织构刀具在高㊁低速切削时都表现出较低的切削力,且切削温度比传统刀具下降11%~25%㊂另外,Li等[19]试验了具有微织构的不锈钢表面与MoS2润滑剂复合后在600ħ条件下的摩擦学性能㊂结果表明在高温条件下,复合表面具有较低的摩擦因数和磨损率㊂还有研究者在机械涂覆固体润滑材料之前,对基体试样进行了预处理㊂Rapoport等[20]在机械涂覆MoS2润滑剂之前,先对钢基体表面抛磨一层硫化物或硒化物的微纳颗粒用以增加MoS2与钢基体之间的结合强度,通过多功能摩擦磨损试验机对钢表面激光微织构内填充固体润滑剂的粘附力和使用寿命进行了研究㊂结果证明, CdZnSe作为粘结层时,所制备的复合表面具有最佳的摩擦因数,此时表面MoS2润滑膜层的磨损寿命是单独涂覆MoS2润滑膜层的两倍㊂Li 等[21]试验了将MoS2微纳粉末机械涂覆在含银镍基合金表面微织构内,并通过环盘式摩擦磨损试验机检验其在室温至600ħ条件下的摩擦学性能㊂结果表明,试样摩擦因数会随着温度的增加而增加;填充MoS2粉末试样在室温至400ħ条件下,其摩擦因数稍低于未织构合金试样,高于400ħ时,其摩擦因数仍维持在较低的水平,而未织构合金试样的摩擦因数则上升较快㊂机械涂覆法因操作简单,易于达到填充效果,是目前应用较为广泛的复合方法之一,但对固体润滑剂的填充效果一般,结合强度不高㊂1.2㊀热压填充法热压填充法是采用加热和加压的方法将固61㊀第2期付景国,等:表面微织构复合固体润滑材料的摩擦学性能研究进展体润滑材料填充于微织构表面内的处理过程㊂首先将填充的固体润滑材料过量的涂覆于已微织构加工试样表面,在一定温度和压力下利用热压机进行热压成形,制成试样毛坯㊂毛坯试样经砂纸抛光去除表面多余的固体润滑材料,最终制备复合表面,具体过程如图1所示[16]㊂图1㊀热压加工过程[16]Fig.1㊀Process of hot pressingHu等[16]对比了热压填充法与机械涂覆法对试样摩擦学性能的影响㊂结果发现,在表面微坑内热压MoS2固体润滑剂所制备的涂层具有极低的摩擦因数和长的磨损寿命,比机械涂覆固体润滑剂的摩擦因数降低约1倍,磨损寿命提高约35倍㊂其分析原因是,热压使微坑中的润滑剂涂层密度增加,其固体润滑剂的储存量大约是机械涂覆的20倍;另外,热压处理还可增强固体润滑剂与基材的粘结强度㊂华希俊等[22-23]采用热压的方法对表面微织构复合固体润滑材料做了一系列研究㊂他先将微纳MoS2粉末热压填充至45钢表面激光微织构内,在销盘线接触摩擦磨损试验机上考察了其作为复合固体润滑剂在干摩擦条件下的摩擦学性能㊂研究结果发现微织构中填充的MoS2在摩擦过程中转移至试样接触表面,并形成稳定可靠的固体润滑膜,提高摩擦表面的减摩耐磨性能㊂除此之外,他还发现在油润滑状态下的表面激光微织构填充固体润滑剂仍能对摩擦副表面起到减摩耐磨作用㊂孙友松等[24]则将微织构填充方法应用在传动螺母上,首先通过3D纺织技术编织出具有纹理结构的螺旋面状碳纤维,并采用半干法将微纳固体润滑剂复合在碳纤维上研究其摩擦磨损性能,经与高性能青铜ZCuSn10Pb1螺母对比,复合材料螺母摩擦因数降低了21.2%,传动效率也相对提高了10.6%㊂由此看出,采用热压填充法可增加固体润滑材料在微织构内的存储量和粘结强度,所得的摩擦学效果要好于机械涂覆法,但热压夹具的形状对其应用范围影响较大,平面试样可较容易得到加工效果,对于非平面试样的加工难度较大㊂1.3㊀有机树脂粘结法表面微织构内的固体润滑材料的填充方式直接影响着其使用寿命,尽管热压填充方法在一定程度上增加了其使用寿命,降低其释放速率,但研究发现有机树脂粘结法,即将环氧树脂或其他树脂类有机物作为粘接剂与固体润滑材料混合后填充于微织构表面的方法,表现更佳的作用时效,使用寿命也有所提高㊂通常,粘结法先将粘接剂与固体润滑材料按不同质量比混合均匀,涂覆于已加工试样表面,之后经过一定时间的冷凝压制或热压成形,制成试样毛坯,最后经砂纸研磨㊁抛光,加工成摩擦磨损试样㊂或者将试样浸入到经丙酮稀释的粘接剂与固体润滑材料的悬浮液中,静置一段时间,取出后放入干燥箱依次进行低温保温固化,高温保温固化,制成试样㊂因此,有学者把树脂类材料与固体润滑材料混合在一起封装在表面微织构内,研究其协同作用下的摩擦学性能,并取得了一定的成果㊂表1总结了部分不同树脂与固体润滑材料在微织构内的协同作用效果㊂尹延国[25],乔姣飞[26],秦永坤[27]等研究了环氧树脂与MoS2的混合物对试样的摩擦学性能影响,发现环氧树脂粘接剂可有效地填充在表面微织构内,形成复合润滑膜层,并且表面微织构内填充混合固体润滑膜有着更优异的摩擦学性能,其摩擦因数的降低和膜层寿命的提高与环氧树脂的含量有一定的关系㊂黄仲佳等[28]则使用5%酚醇树脂粘结剂改善固体润滑剂的粘结性能,并通过机械涂覆的方法将混合润滑材料填充在45钢表面电解加工的微织构内,发现微织构中填充的固体润滑材料在摩擦过程可转移至接触表面并能形成稳定可靠的固体润滑膜,提高摩71中㊀国㊀表㊀面㊀工㊀程2020年㊀㊀㊀表1㊀树脂与固体润滑材料协同作用下的摩擦学性能Table 1㊀Tribological properties under the synergistic effect of resin and solid lubricantsComposite materialsMatrixProcessing methodWorking conditionPropertiesRefE54epoxy resin +graphite +MoS 245steelSpraying and curing under 160ħDry sliding on Pin-on-disk tribometerThe addition of MoS 2can improve anti-friction and wear-resisting performance than one-component solid lubrication[25]E51epoxy resin +MoS 245steelSprayingandcuring under 200ħDry sliding on ring-on-disk tribometerThe sample with texture density of 20%hasthe smallest COF and 2.25times wear life.[26]epoxy resin +MoS 2Ti6Al4ValloyPEO +Impregnation Dry sliding on pin-on-disk tribometerThe COF reduces from 0.135to 0.25.Wear life increases from 50min to 80min.[27]5%phenolicresin +MoS 245steelSmearing andcuring under 60ħDry sliding on ring-on-disk tribometerThe COF reduces from 0.3to 0.08.[28]AB adhesive +MoS 245steelSmearing and curing under room temperature Dry sliding on pin-on-disk tribometerThe COF is the smallest,about 0.12,whenthe quality content of AB adhesive is 50%.[29]Polyimide (PI)+MoS 245steelSmearing andhot pressingDry sliding on pin-on-disk tribometerThe COF is the smallest,about 0.11,when the quality content of PI is 20%.[30]擦表面的减摩耐磨性能㊂华希俊等也先后研究了AB 胶[29]㊁聚酰亚胺(PI)[30]与MoS 2微纳粉体合后形成黏结型混合固体润滑剂填充在表面微织构内的摩擦学性能㊂研究结果都显示混合固体润滑剂填充的微织构表面的摩擦因数均随着载荷和转速的增大而减小,且高速重载更有利于润滑膜的形成;并且粘接剂含量存在一个最优值,AB 胶质量含量为50%时,摩擦因数最低,约为0.12;聚酰亚胺质量分数为20%时,摩擦因数最低,约为0.11㊂尽管目前缺少有机树脂粘结法与上述两种加工方法在同一条件下的对比,但从现有的试验数据来看,有机树脂粘结法仍能较大的改善试样的摩擦学性能㊂1.4㊀气相沉积法气相沉积法是利用气相中发生的物理㊁化学反应,在工件表面形成功能性或装饰性的金属㊁非金属或化合物涂层㊂气相沉积法按照成膜机理,可分为化学气相沉积㊁物理气相沉积和等离子体气相沉积㊂表2总结了使用物理气相沉积法在表面微织构内填充固体润滑材料的作用效果㊂表2㊀物理气相沉积法在表面微织构内填充固体润滑剂的摩擦学性能Table 2㊀Tribological properties of textured surface filled with solid lubricants through physical vapour depositionComposite materials Matrix Working conditionPropertiesRefWS 2WC /TiC /Coce-mented carbideDry cutting testCutting force reduces by 44%,cutting temperature reduces by 16%,COF reduces by 16%under high cutting speed of 250m/min[31]TiAlN WC +6%Co ce-mented carbideDry cutting testThe texture increases the adhesion strength between the coatingsand substrate,reduces the wear rate of rake face and reduces the roughness of the machined surfaces.[32]WS 2+Zr Al 2O 3/TiC ceram-ic surfaceDry sliding on ball-on-disk tribometerNano-textures increases the adhesion strength between the coat-ings and substrate,and the COF reduces from 0.5to 0.06.[33]W-S-CWC +8%Co ce-mented carbide Dry sliding on ball-on-disk tribometer The reduction percentage of average COF of the textured surfaceis up to 80%when the density is in the range from 0%to 9%.[35]81㊀第2期付景国,等:表面微织构复合固体润滑材料的摩擦学性能研究进展㊀㊀Deng [31],Liu [32]等采用物理气相沉积的方法在具有微织构的WC /Co 硬质合金刀具前刀面沉积固体润滑材料,通过车床切削试验检验其切削性能㊂结果表面微织构复合固体润滑材料可以降低切削力,切削温度和摩擦因数,并且微织构的存在还可以增加沉积涂层与基体的粘结强度㊂Xing 等[33-34]则对Al 2O 3/TiC 陶瓷微织构表面上沉积WS 2/Zr 复合涂层在湿切削和干切削工况下的摩擦学性能进行了研究㊂结果表明微织构与WS 2/Zr 复合涂层均能表现出较好的摩擦学性能,并且表面微织构可以改变切刀应力分布,进而增加涂层与基体的结合强度,延长涂层的使用寿命㊂另外,W-S-C 涂层[35]㊁TiAlN 涂层[36]也通过气相沉积的方法沉积在具有微织构的硬质合金表面,测试结果都表明表面微织构与润滑材料的协同作用可以极大地改善其摩擦学性能㊂除此之外,还有学者研究了具有微织构的气相沉积涂层的摩擦学性能㊂Waldemar 等[37]利用气相沉积的方法在发动机气缸套内表面沉积DLC 涂层,然后采用机械加工的方法在其上加工出直径为0.25~0.35mm,深度为4~6μm 的微坑,测试结果表明,在同样运转工况条件下,由于摩擦功耗的减少,使用微织构DLC 涂层气缸套的发动机比原始发动机输出的功率增加约5.8%,转速约增加1000r /min㊂Pakula 等[38]在塞隆陶瓷表面上气相沉积Al 2O 3+TiN 涂层后进行微织构,测试结果表明,复合润滑结构的摩擦因数可降低15%㊂气相沉积技术在基体表面得到的润滑涂层细致㊁紧密,与表面微织构复合之后,微织构对涂层的锚定作用,使得涂层与基体的结合强度也进一步提高㊂由此看出,此种复合工艺对工作于重载条件下的摩擦副具有较好的指导意义㊂1.5㊀其他处理方法除上述复合工艺方法之外,还有一些其他的处理方法,不过针对这些处理方法的文献相对较少㊂Li 等[39]在45钢上对电沉积镍过渡层进行微织构,再采用电沉积方法在有微织构的镍层上沉积银涂层,并利用球盘试验机在干摩擦条件下检验复合涂层从室温至700ħ下的摩擦磨损性能㊂结果表明,所制备的复合涂层试样在适当的织构密度下表现出比无织构镍层和无镍层微织构试样低且稳定的摩擦因数,在700ħ下摩擦因数约为0.2㊂Li 等[40]采用电流体动力学雾化技术在微织构表面沉积WS 2涂层,通过球盘往复式滑动摩擦试验机来评估其摩擦学性能,结果显示表面微织构可以增强涂层与基体的粘结强度,延长WS 2膜层的磨损寿命㊂2㊀影响复合膜层摩擦学性能的因素表面微织构内填充固体润滑材料比单一的处理方法达到更优的摩擦学性能,并可针对不同的工况发挥不同的作用㊂摩擦学性能的改善主要取决于表面微织构的参数以及所填充的固体润滑材料的种类㊂2.1㊀表面微织构参数对摩擦学性能的影响表面微织构参数,如微织构的形状㊁尺寸㊁微织构底面形状以及微织构的密度等[10-12],对摩擦学性能的影响已经被许多学者通过理论和试验证明㊂在此基础上,不同表面微织构参数对复合润滑结构的摩擦学性能影响也逐渐开始被研究㊂2.1.1㊀微织构几何形状参数的影响㊀㊀图2展示了部分微织构的几何形状参数㊂表3总结了部分微织构几何形状参数对复合润滑结构的摩擦学性能影响㊂图2㊀表面微织构几何形状Fig.2㊀Geometric shapes of surface texture91中㊀国㊀表㊀面㊀工㊀程2020年表3　不同微织构几何形状复合固体润滑材料的摩擦学性能Table 3㊀Tribological properties of different geometric shapes of texture filled with solid LubricantsGeometric shape Matrix Composite material Processing methodWorking conditionProperties RefMicro-grooves WC /Co cemented carbidMoS 2Smearing and pressingDry sliding on ball-on-disk tribometerThe average COF reduces by 20%-25%,and average friction temperature reduces by 8%-15%.[41]Ellipticmi-crotextures WCcemen-ted carbid MoS 2SmearingDry cutting test on latheThe cutting force reduces by 10%-15%,㊀and the cutting temperature reduces by 10%-20%.[42]Circular-arcmicrotextures WCcemen-ted carbidMoS 2Smearing Dry cutting testThe cutting force reduces by8%-16%,㊀and the cutting temperature reduces by 15%-24%.[43]Dimples Ti6Al4V al-loyMoS 2burnishing Dry sliding on pin-on-disk tribometerSliding distance increases from 500m to1200m at a low COF.[44]Dimple /line /four-leaf clo-ver arrayYS8cemen-ted carbideWS 2electrohydro-dynamicat-omizationDry sliding on ball-on-disk tribometer,scratch testsTextured surface with four-leaf clover hasa higher adhesive strength and shows a better tribological properties.[40]㊀㊀Wu [41],吴泽[42],龙远强[43],Qin [44]等分别研究了具有沟槽性㊁椭圆形㊁圆弧形㊁圆形微织构的试样在涂覆固体润滑材料后对摩擦学或切削性能的影响,结果都发现微织构填充固体润滑材料比单微织构试样表现出更佳的摩擦学性能或切削性能㊂Li 等[40]还对比了不同的表面微织构形状对复合涂层的减摩效果的影响㊂试验采用激光刻蚀技术在硬质合金表面加工出微坑阵列㊁线阵列㊁四叶草阵列的微织构,然后在微织构表面沉积WS 2涂层,通过球盘往复式滑动摩擦试验机来评估其摩擦学性能㊂试验结果表明四叶草阵列的微织构与WS 2涂层之间的协同作用对硬质合金的摩擦磨损性能改善最为明显㊂2.1.2㊀微织构尺寸的影响㊀㊀表4总结了部分微织构尺寸和密度对复合润滑结构的摩擦学性能影响㊂黄仲佳[28],Zim-merman [45]等对不同尺寸的微织构对填充固体润滑材料后的摩擦学性能进行研究,结果发现较大尺寸的微织构表现出较好的摩擦学性能,摩擦因数较小,低摩擦因数寿命也相对较长㊂Zhang 等[46-49]则对比了微米和纳米级的微织构填充固体润滑剂的摩擦学性能,结果表明具有纳米织构的刀具试样,其磨损寿命显著增加㊂织构化TiAlN 涂层刀具在切削力㊁刀-屑间平均摩擦因数㊁刀具的磨损量以及工件的加工质量方面均得到不同程度的改善,其中同时具有微米和纳米织构的TiAlN 涂层刀具具有最优的切削性能㊂在此基础上,Zhang 等[50-51]在具有微米和纳米织构的TiAlN 涂层上磁控溅射沉积WS 2,并在干切削试验机上检验其切削性能㊂结果表明TiAlN 涂层上的微纳织构可以改善WS 2膜的初始使用寿命,并对其切削力㊁切削温度㊁摩擦因数和刀具磨损等性能上都有明显改善,其认为WS 2与织构化涂层之间粘结强度的提高主要是由于表面微织构为涂层提供机械锚定的作用㊂除微织构尺寸外,微织构的密度也对复合润滑结构的摩擦学性能有较大的影响㊂Meng 等[35]通过球盘式摩擦磨损试验机检验硬质合金不同密度的沟槽型微织构表面沉积W-S-C 涂层的干摩擦性能,结果发现当微沟槽面密度为9%时,对摩擦性能改善效果最佳,此时平均摩擦因数的降幅相比于未微织构表面可达80%㊂Hu 等[52]则研究了圆形微织构密度对钛合金摩擦学性能的影响㊂试验在干摩擦和涂覆MoS 2固体润滑剂条件下,研究了织构密度为13%㊁23%和44%的微坑表面对钛合金摩擦学性能的影响,结果表明,织构密度为23%的微坑表面具有最低的摩擦因数,但织构密度的增加可以获得更长的磨损寿命㊂乔姣飞[26]和Guleryuz [53]等对微织构的尺寸和密度对填充固体润滑剂的摩擦学性能同时进2㊀第2期付景国,等:表面微织构复合固体润滑材料的摩擦学性能研究进展行了研究,结果发现微织构尺寸越大对摩擦因数的影响越大,而微织构密度对摩擦因数而言存在一个最优值㊂Arenas 等[54]则对菱形微织构的交叉角度和织构密度对摩擦学性能的影响进行研究㊂利用布抛光的方法在Ti6Al4V 合金菱形图案织构表面涂覆微纳石墨烯和MoS 2颗粒,并通过往复滑动摩擦磨损试验机对不同试样的摩擦磨损性能进行评价,当交叉角为60ʎ,织构密度为64%时具有最佳的摩擦磨损性能,并且当织构密度ɤ40%时,石墨烯涂层的使用寿命高于MoS 2㊂上述研究结果表明织构密度对试样表面的减摩性能存在一个最优值,但Qin 等[44]通过对微弧氧化的织构钛合金表面进行涂覆MoS 2固体润滑剂,通过摩擦磨损试验发现,钛合金表面织构密度越高(织构密度试验范围8%~55%),所制备织构化钛合金微弧氧化复合MoS 2涂层的减摩性能越好㊂其研究结果与上述直接在基体表面微织构复合固体润滑剂的研究结果有所不同,原因可能与钛合金微弧氧化后形成的硬质耐磨陶瓷表面有关㊂表4　不同微织构尺寸和密度复合固体自润滑材料的摩擦学性能Table 4㊀Tribological properties of different size and density of textures filled with solid lubricantsTexture parameterMatrixComposite material Processing methodWorking conditionPropertiesRefDimple diameter100μm and 500μm45steel 5%Phe-nolic res-in +MoS 2Smearing Dry sliding on ring-on-disk tribometerThe COF of samples with dimple diam-eter of 500μm and 100μm are 0.08and 0.3,respectively.[28]Dimple diameter of1.5μm,3μm,5μm and 10μm440C stain-less steelGraphite SprayingDry slidingonpin-on-disk tribometerSample with dimple diameter of 10μmexhibits lower COF and longer life[45]Groove size of 50μm and 150nmWC /Cosubstrates TiAlNPhysical va-por deposi-tion Cutting test with cutting fluids scratch tests Micro /nano-scale texture on rake faceshowes the best anti-adhesive proper-ties and adhesion strength.[47]Groove size of 50μm and 150nm WC /CosubstratesTiAlN +MoS 2Physical va-por deposi-tion +Bur-nishingDry sliding onball-on-disk tribometer scratch testsMicro-scale texture improves the effec-tive life of the MoS 2layer for a longer period.[50]Groove density of2%,4%,9%,18%and 35%WC +8wt.%CocementedcarbideW-S-C Physical va-por deposi-tionDry sliding onball-on-disktribometer The sample with groove density of 9%shows the best tribological properties.[35]Dimple density of13%,23%and44%Ti -6Al -4V alloyMoS 2Burnishing Dry sliding on ball-on-disk tri-bometer Sample with dimple density of 23%showsthe smallest COF,and the increase of density can prolong the wear life.[52]Dimple density of8%,12%,20%,33%and 55%Ti6Al4V al-loyMoS 2BurnishingDry sliding on pin-on-disk tribometerThe low COF life increases with the in-crease of textured dimple densities from 8%to 55%.[44]Grooves size of 100μm,200μm,300μm,and density of 10%,20%,30%45steelE51ep-oxy resin +MoS 2Smearing Dry sliding onblock-on-ring tribometerSample with groove density of 20%shows the smallest COF,and the in-crease of size can prolong the wear life.[26]Dimple diameter of4μm and 9μm,and space of 11μm and 25μmSilicon wa-fersGraphite+indiumMist sprayer +sputter deposition Dry sliding on pin-on-disk tri-bometer Sample with diameter of 9μm and space of 25μm shows the best tribo-logical performance.[53]Crossing angles of45ʎand 60ʎ;densi-ty of 18%,40%and 64%Ti -6Al -4V alloy Graphene +MoS 2Cloth bur-nishingDry sliding on ball-on-disk tri-bometer The best COF results are found for64%of density and 60ʎof crossing an-gle.[54]12。

２０１９年４月第３７卷第２期西北工业大学学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＡｐｒ．Ｖｏｌ．３７２０１９Ｎｏ．２：／／ｄｏｉ．ｏｒｇ／１０．１０５１／ｊｎｗｐｕ／２０１９３７２０４０１收稿日期：２０１８⁃０５⁃０７㊀㊀基金项目：国家自然科学基金（５１５７５２３４，５１８７２１２２）；中国博士后科学基金（２０１７Ｍ６２０２８６）；山东省重点研发计划（２０１８ＣＸＧＣ０８０９）与山东省农机装备研发创新计划（２０１８ＹＦ０１２）及山东省泰山学者特聘专家资助㊂作者简介：吴元博（１９９３ ），济南大学硕士研究生，主要从事摩擦学研究㊂通信作者：杨学锋（１９７７ ），济南大学教授，主要从事摩擦学研究㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｍｅ－ｙａｎｇｘｆ＠ｕｊｎ．ｅｄｕ．ｃｎＶ字型表面织构在油润滑条件下的摩擦学性能吴元博１，杨学锋１，王守仁１，成健２，张辉１，鹿重阳１，陈海龙１（１．济南大学机械工程学院，山东济南㊀２５００２２；２．湖北工业大学机械工程学院，湖北武汉㊀４３００００）摘㊀要：为了研究Ｖ字型织构在油润滑条件下的摩擦学性能，选取加载力和速度为影响因素，每个因素选取６个水平，通过ＭＭＧ⁃１０多功能摩擦磨损实验机对环形排列的Ｖ字型织构进行摩擦磨损实验研究㊂并利用Ｍａｔｌａｂ软件对实验结果进行数据整理和分析，结果表明摩擦因数与加载力和速度存在近线性关系，它们之间的关系可以通过一个函数方程式表示，并且加载力对摩擦因数的影响能力要大于速度㊂实验后试件的ＳＥＭ图像表明了Ｖ字型织构的主要磨损区为尖端部分㊂通过Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ建立单个Ｖ字型织构模型并使用ＣＦＤ划分网格，导入到Ｆｌｕｅｎｔ中求解㊂通过压力分布云图以及湍流强度云图可知，油膜的稳定性提高是由于油膜流动性增强和油压值波动小导致的，尖端部分也正是湍流强度值较大的区域㊂而油膜稳定性的提高正是Ｖ字型织构能在加载力增加的情况下降低摩擦因数的关键㊂关㊀键㊀词：Ｖ字型织构；摩擦磨损实验；流动性中图分类号：ＴＨ１１７．１㊀㊀㊀文献标志码：Ａ㊀㊀㊀文章编号：１０００⁃２７５８（２０１９）０２⁃０４０１⁃０６㊀㊀近年来，摩擦学新理论和实验数据表明，两运动摩擦副接触表面并不是越光滑摩擦因数越小，接触表面的合理织构可以提高其摩擦学性能［１⁃５］㊂每年由于各种形式的摩擦磨损造成约８０％的零件损坏和４０％的能量损耗，直接导致了高达数千亿的经济损失［６⁃９］㊂因此，寻找一种提高工件表面摩擦学性能的表面织构成为国内外学者研究的重点㊂表面织构是一种通过在金属或者非金属表面加工制备出具有特定尺寸和分布规律的图案阵列［１０］，提高了其表面摩擦学性能㊂凹坑和沟槽是２种典型的织构单元，异形织构 如网纹和异形凹坑，都是在此基础上衍生出来的㊂凹坑织构供油能力差，但可以促进油膜形成较高的流体动压力［１１⁃１３］㊂沟槽织构的供油能力强，可以快速带走磨屑㊂并且在对沟槽织构的研究中，发现平行于滑动方向的沟槽有利于表面的供油行为，而垂直于运动方向的沟槽更有利于形成动压力［１４］㊂实验证实，凹坑㊁网纹和断纹３种不同织构，在干摩擦下，凹坑织构的摩擦因数稳定性最好，断纹次之，网纹最差［１５］㊂在超疏水表面减阻方面，减阻率会随着凹槽槽宽增大而增大，受凹槽深度影响不明显，矩形凹槽比Ｕ形凹槽有更好的减阻效果［１６］㊂通过研究同种织构不同织构密度在不同速度和加载力条件下对摩擦因数的影响规律，发现表面织构可以使摩擦副在低速下进入流体润滑区域，扩大了流体润滑的区域［１７］㊂通过理论分析不同截面类型的表面织构和表面形状对摩擦副润滑特性的影响，发现不同截面类型和表面形状对摩擦副的摩擦因数和承载能力有很大影响，并且获得了部分特定工况下的最优织构参数和类型［１８］㊂可见，织构不同，工况不同，减摩抗磨的作用机理不同，不同织构在何种工况下起到最佳效果还有待讨论，需要继续加大针对不同织构的摩擦学特性研究，更深入地了解每种织构，有利于根据工况设计相应的最优织构㊂Ｖ型织构作为异形织构的一种，类似于相互交叉的沟槽织构㊂两者不同之处在于它的每个织构单元是独立的，而不是像交叉沟槽织构一样是相通的㊂相西㊀北㊀工㊀业㊀大㊀学㊀学㊀报第３７卷通的织构在提高润滑油流动性㊁排除磨屑方面要优于相互独立的织构，但流动性增强的副作用是承压能力的减弱㊂当流动方向为从Ｖ型织构开口处流向尖端处时，润滑油被Ｖ型织构不断挤压，润滑油压力增加，油膜承压能力提高㊂因此本文以Ｖ型表面织构为研究对象，使用ＭＡＴＬＡＢ对实验结果进行分析，结合Ｓｔｒｉｂｅｃｋ曲线，并通过Ｆｌｕｅｎｔ软件对Ｖ型织构进行仿真分析，深入研究其摩擦学性能㊂１㊀实验结果及分析本实验选取载荷和速度２个因素，载荷因素选取６个水平，速度因素选取５个水平，水平数的增加可以更清楚地反应出它们与摩擦因数之间的函数关系㊂Ｖ字型表面织构使用Ｃｏｈｅｒｅｎｔ公司的Ｌｉｂｒａ⁃ＨＥ型飞秒激光器进行织构微雕刻，单个Ｖ型织构的开口夹角为４５ʎ，单边长度０．８ｍｍ，单边宽度０．１５ｍｍ，加工深度在３２μｍ左右，均匀分布，总面积占有率为１０％㊂激光加工技术热影响小㊁刻划精细㊁加工清洁㊂实验载荷分别选取５０Ｎ，８０Ｎ，１００Ｎ，１５０Ｎ，１８０Ｎ，２００Ｎ，速度分别选取４０ｒ／ｍｉｎ，８０ｒ／ｍｉｎ，１２０ｒ／ｍｉｎ，１６０ｒ／ｍｉｎ，２００ｒ／ｍｉｎ㊂在ＭＭＧ⁃１０多功能摩擦磨损实验机上进行实验，利用特殊设计的带有正方形凹槽的对磨件保证整个实验过程都在油润滑条件下进行㊂加工完成的试件如图１所示㊂图１㊀加工完成后的Ｖ字型表面织构示意图１．１㊀实验结果摩擦因数取１６００个数据的平均值㊂在本实验中每组摩擦因数皆会取１８００个值，只需要后１６００个并取其平均值㊂由于表格并不能直观体现整体趋势和变化规律，所以使用ＭＡＴＬＡＢ软件将数据处理成三维图像，处理结果如图２所示㊂图２㊀实验结果三维图１．２㊀结果分析根据图２可以看出在转速一定时，随着加载力的增大－即载荷的增大，摩擦因数呈现一个减少的趋势，利用ＭＡＴＬＡＢ自带的拟合工具箱－ｃｕｒｖｅｆｉｔｔｉｎｇｔｏｏｌ进行数据拟合㊂几组数据的拟合结果都表示，在速度一定时，摩擦因数和加载力呈类线性关系，即通过滤波耦合后符合一定的线性规律㊂但是由图２可以看出，摩擦因数存在一个固定的 谷 ㊂无论速度的值为多少，只要加载力为１００Ｎ时，摩擦因数总要比相邻的２个加载力８０Ｎ，１５０Ｎ要小㊂虽然存在由误差导致的可能性，但是根据实验结果来看每个速度值都会遇到这个现象㊂而且速度越小时， 谷 越明显，随着速度增大， 谷 逐渐减小㊂当加载力过小时，表面油膜的稳定性较低，摩擦因数较大；当加载力增大时，表面油膜的稳定性提高，摩擦因数较小㊂当加载力在一定值域内时，油膜稳定性和加载力会出现一个平衡点，即加载力刚好使得油膜稳定性提高㊂一旦偏离这个点，加载力会使得油膜破裂，从而增大摩擦因数，这就出现了 峰 ㊂但是随着加载力的持续增大，油膜还是向着更稳定的方向发展，摩擦因数朝着减小的方向发展，这种现象便不再明显，只有到达下一个平衡点时才会再次出现 谷 和 峰 的波动㊂在讨论２个自变量对１个因变量的影响时，大多使用ＭＡＴＬＡＢ的多元线性回归指令－ｒｅｇｅｒｅｓｓ㊂带入实验结果后得到方程ｙ＝０．２４８－０．０００７６ｘ１－０．０００３３ｘ２（１）式中，ｙ表示摩擦因数，ｘ１为加载力，ｘ２为速度㊂相关系数Ｒ２的值为０．６９，Ｆ统计值为３０．２３，与其对应的Ｐ值为１．２８ˑ１０－７Ｎ／ｍ２㊂根据以上ＭＡＴＬＡＢ的计算结果可知，加载力和速度对摩擦因数存在函数关系；并且由于ｘ１的系数大于ｘ２，说明加载力对摩擦因数的影响能力要大于速度㊂㊃２０４㊃第２期吴元博，等：Ｖ字型表面织构在油润滑条件下的摩擦学性能图３和图４分别为不同加载力和不同速度时，通过改变速度和加载力得到的Ｓｔｒｉｂｅｃｋ曲线㊂Ｓｔｒｉｂｅｃｋ曲线作为探寻摩擦因数μ与速度ｖ㊁黏度η以及载荷ｐ三者关系的曲线，可以通过曲线变化趋势区分３个变量对摩擦因数的影响能力㊂图３㊀不同加载力下的Ｓｔｒｉｂｅｃｋ曲线图４㊀不同速度下的Ｓｔｒｉｂｅｃｋ曲线由图３中可以看出，加载力不同时，摩擦因数变化规律有着显著差异㊂在加载力为５０Ｎ时，摩擦因数随着速度的增大而减小，但各个润滑区域区分度不高，不能有效地辨别各个润滑区域的范围，且整体摩擦因数偏大㊂随着加载力的增大，摩擦因数逐渐降低，并且各润滑区域界限逐渐分明，在低速下也可以进入流体润滑状态㊂由图４可以看出，速度不同时，摩擦因数变化规律差异性较小，４０ｒ／ｍｉｎ与８０ｒ／ｍｉｎ相比曲线变化规律相似，并且随着速度的增加，相邻曲线的相似度越来越高㊂在同一速度下，加载力增大到一定压力时，摩擦因数会出现一个急剧下降的过程，并且速度越大，这种下降过程越明显㊂具体表现为：当速度越大，加载力小于突变值时，摩擦因数稳定，变化越突然，但是变化幅度小；随着速度的减小，摩擦因数波动增加，但依然保持原有变化规律㊂由以上结果，说明加载力对摩擦因数的影响比重要大于速度，这与之前ＭＡＴＬＡＢ的分析结果一致㊂１．３㊀织构表面的摩擦磨损即使Ｖ字型织构具有良好的减摩性能，但是依旧不能避免试件磨损㊂图５为试件表面磨损ＳＥＭ图㊂由图可以看出在Ｖ字型织构的尖端部分存在凹坑，且分布在尖端部分的两侧㊂在远离尖端部分的区域凹坑较少且不在织构边缘㊂这是由于尖端部分润滑油流速快，流体中的气泡产生气穴现象释放能量，从而造成了对织构表面的侵蚀，逐渐形成气蚀坑㊂在远离尖端的地方流速降低，侵蚀效果减弱㊂图５㊀Ｖ字型织构表面磨损的ＳＥＭ图２㊀仿真分析２．１㊀模型建立在进行Ｆｌｕｅｎｔ仿真分析之前，首先要确定研究对象并建立模型㊂实验试件的Ｖ字型织构呈环形排列㊂在Ｆｌｕｅｎｔ进行仿真时如果按照试件建立模型，精度可能不够，而且计算量会非常大㊂所以，采用管中窥豹的方法－通过某一个Ｖ字型织构的分析结果来体现整体的规律㊂利用Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ建立单个Ｖ字型织构的模型，并利用ＩＣＥＭＣＦＤ进行网格划分，得到结果如图６所示㊂将划分好网格的模型导入到Ｆｌｕｒｎｔ中㊂图６㊀网格划分２．２㊀模型的边界条件模型假设：①由于是单一Ｖ字型织构，并且面１㊃３０４㊃西㊀北㊀工㊀业㊀大㊀学㊀学㊀报第３７卷相邻的２个侧面相互对称，压强可以看做相等，且其不影响流动，设为墙壁㊂②在Ｖ字型织构表面的油膜被看做是一个完整的油膜，没有破裂处㊂③油膜受到的压力值为加载力与对磨件与试件的实际接触面积的比值㊂ｐ＝ＦＳ＝５０Ｎ０．００００８８７ｍ２（２）㊀㊀由（２）式知５０Ｎ时输入压强应为５６２４２９．７Ｐａ，仿真时取值５６００００Ｐａ㊂除了压强输入面１㊁压强输出面２，其余面均为墙壁；但面３设置为可移动墙壁，移动方向为由面１向面２，以代表实验状态下的对磨件的移动㊂移动速度ｖ＝ｒＴ＝０．００６ˑ１００ｍ／ｓ６０＝０．０１ｍ／ｓ（３）㊀㊀由（３）式可知，当转速为１００ｒ／ｍｉｎ时，对磨件的平均线速度为０．０１ｍ／ｓ㊂边界条件：油密度ρ＝８９５ｋｇ／ｍ３，润滑油动力黏度μ＝０．０５５Ｐａ㊃ｓ㊂进油压强（面１）ｐ分别为５６００００Ｐａ（５０Ｎ），１１２００００Ｐａ（１００Ｎ），１６８００００Ｐａ（１５０Ｎ），２２４００００Ｐａ（２００Ｎ），出油压强（面２）为０Ｐａ㊂面３为移动壁面，取平均线速度ｖ＝０．０１ｍ／ｓ㊂压强均为相对压力ＧａｕｇｅＰｒｅｓｓｕｒｅ，设置重力方向为Ｙ轴负方向，值为９．８ｍ／ｓ２，采用ＳＩＭＰＬＥ算法求解㊂２．３㊀仿真结果由于是在极小范围内取得单个Ｖ字型织构，模型设定的垂直方向即Ｙ轴方向压力值相同㊂仿真结果所选用的面为整个模型的对称面，即与面１和面２正交且过模型中心的面４㊂图７和图８分别为４种压力下的压强分布云图和湍流强度比较图㊂图７㊀４种压强下的压力分布云图图８㊀４种压强下的湍流强度比较图２．４㊀仿真结果分析当润滑油流过织构存在区域时，Ｖ字型织构内部的压强小，润滑油流动表面的压强大㊂由于二者存在压差，润滑油会有从表面流向织构内部的趋势，这样不利于润滑油保持其自身稳定性㊂但根据图７可以看出，流体压强并没有在织构存在区域大幅度下降，而是伴随着流体流经织构区域，高压区向上移动，与低压区形成了一个明显的斜线分界线㊂这就表示织构不仅没有使得润滑油的压强骤降，还使其高压区上移，减少了织构对流体压强的负影响，提高了油膜稳定性㊂并且，随着流体压强的增加，织构的影响范围更加广泛，由图７可以看出压强越大，高压区域越远离织构，这样就最大限度地降低了织构附近的压差，间接增加了油膜的稳定性㊂通过图８可以看出，压强不同对湍流强度的影响是十分明显的㊂在压强为５６００００Ｐａ时，湍流强度较大的地方为Ｖ字型织构内部以及出口部分，其余部分湍流强度较小㊂随着压强的增加，湍流强度较大的区域逐渐由Ｖ字型织构内部蔓延至织构表面㊂虽然湍流强度的增大会提高摩擦力，但是由于其增加了流动性，也间接提高了油膜的稳定性㊂油膜破裂对摩擦因数造成的影响要远大于湍流强度对摩擦因数的影响㊂所以，整体来说摩擦因数还是随着压强的增大而减小的㊂３㊀结㊀论①Ｖ字型表面织构可以在加载力及速度不断增大的情况下，减小摩擦因数㊂②加载力与速度对摩擦因数的影响呈近线性关系，在一定误差范围内可以通过二元线性方程表示，且加载力对摩擦因数的㊃４０４㊃第２期吴元博，等：Ｖ字型表面织构在油润滑条件下的摩擦学性能影响能力更强㊂③Ｖ字型织构磨损的主要方式是气蚀磨损，它的主要区域是Ｖ字型表面织构的尖端部分㊂④Ｖ字型织构减小摩擦因数的原理与提高油膜稳定性有着很大的关系㊂通过压强分布云图和湍流强度云图都可以分析出在压强不断增加时油膜的速度和流动轨迹，湍流强度云图也证明了尖端部分的磨损与流体运动规律的改变㊂参考文献：［１］㊀韩志武，任露泉，刘祖斌．激光织构仿生非光滑表面抗磨性能研究进展［Ｊ］．摩擦学学报，２００４，２４（４）：２８９⁃２９３ＨＡＮＺｈｉｗｕ，ＲＥＮＬｕｑｕａｎ，ＬＩＵＺｕｂｉｎ．ＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｎＡｎｔｉ⁃ＷｅａｒＡｂｉｌｉｔｙｏｆＢｉｏｎｉｃＮｏｎｓｍｏｏｔｈＳｕｒｆａｃｅｓＭａｄｅｂｙＬａｓｅｒＴｅｘｔｕ⁃ｒｉｎｇ［Ｊ］．Ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ，２００４，２４（４）：２８９⁃２９３（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［２］㊀万轶，熊党生．激光表面织构化改善摩擦学性能的研究进展［Ｊ］．摩擦学学报，２００６，２６（６）：６０３⁃６０７ＷＡＮＹｉ，ＸＩＯＮＧＤａｎｇｓｈｅｎｇ．ＳｔｕｄｙｏｆＬａｓｅｒＳｕｒｆａｃｅＴｅｘｔｕｒｉｎｇｆｏｒＩｍｐｒｏｖｉｎｇＴｒｉｂｏｌｏｇｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓ［Ｊ］．Ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ，２００６，２６（６）：６０３⁃６０７（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［３］㊀历建全，朱华．表面织构及其对摩擦学性能的影响［Ｊ］．润滑与密封，２００９，３４（２）：９４⁃９７ＬＩＪｉａｎｑｕａｎ，ＺＨＵＨｕａ．ＳｕｒｆａｃｅＴｅｘｔｕｒｅａｎｄＩｔｓＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎＴｒｉｂｏｌｏｇｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓ［Ｊ］．ＬｕｂｒｉｃａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００９，３４（２）：９４⁃９７（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［４］㊀ＥＴＳＩＯＮＩ．ＩｍｐｒｏｖｉｎｇＴｒｉｂｏｌｏｇｉｃａｌＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＣｏｍｐｏｎｅｎｔｓｂｙＬａｓｅｒＳｕｒｆａｃｅＴｅｘｔｕｒｉｎｇ［Ｊ］．ＴｒｉｂｏｌｏｇｙＬｅｔｔｅｒｓ，２００４，１７（４）：７３３⁃７３７［５］㊀ＧＵＡＬＴＩＥＲＩＥ，ＢＯＲＧＨＩＡ，ＣＡＬＡＢＲＩＬ，ｅｔａｌ．ＩｎｃｒｅａｓｉｎｇＮａｎｏｈａｒｄｎｅｓｓａｎｄＲｅｄｕｃｉｎｇＦｒｉｃｔｉｏｎｏｆＮｉｔｒｉｄｅＳｒｅｅｌｂｙＬａｓｅｒＳｕｒ⁃ｆａｃｅＴｅｘｔｕｒｉｎｇ［Ｊ］．ＴｒｉｂｏｌｏｇｙＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，２００９，４２（５）：６９９⁃７０５［６］㊀王素华，吴新跃．基于摩擦学的表面织构技术应用研究进展［Ｊ］．工具技术，２０１２，４５（１２）：７⁃１１ＷＡＮＧＳｕｈｕａ，ＷＵＸｉｎｙｕｅ．ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆＳｕｒｆａｃｅＴｅｘｔｕｒｉｎｇＢａｓｅｄｏｎＴｒｉｂｏｌｏｇｙ［Ｊ］．ＴｏｏｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１２，４５（１２）：７⁃１１［７］㊀王匀，曾亚维，陈立宇，等．表面织构在脂润滑条件下的摩擦性能研究［Ｊ］．润滑与密封，２０１７，４２（４）：４３⁃４７ＷＡＮＧＹｕｎ，ＺＥＮＧＹａｗｅｉ，ＣＨＥＮＬｉｙｕ，ｅｔａｌ．ＳｔｕｄｙｏｎＴｒｉｂｏｌｏｇｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＬａｓｅｒＴｅｘｔｕｒｅｄＳｕｒｆａｃｅｕｎｄｅｒＧｒｅａｓｅＬｕｂｒｉ⁃ｃａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＬｕｂｒｉｃａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１７，４２（４）：４３⁃４７（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［８］㊀ＳＡＫＡＮ，ＴＩＡＮＨ，ＳＵＨＮＰ．ＢｏｕｎｄａｒｙＬｕｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆＵｎｄｕｌａｔｅｄＭｅｔａｌＳｕｒｆａｃｅｓａｔＥｌｅｖａｔｅｄＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ［Ｊ］．ＴｒｉｂｏｌｏｇｙＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ，１９８９，３２（３）：３８９⁃３９５［９］㊀ＴＩＡＮＨ，ＳＡＫＡＮ，ＳＵＨＮＰ．ＢｏｕｎｄａｒｙＬｕｂｒｉｃａｔｉｏｎＳｔｕｄｉｅｓｏｎＵｎｄｕｌａｔｅｄＴｉｔａｎｉｕｍＳｕｒｆａｃｅｓ［Ｊ］．ＴｒｉｂｏｌｏｇｙＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ，１９８９，３２（３）：２８９⁃２９６［１０］郑晓辉，宋皓，张庆，等．激光表面织构化对材料摩擦学性能影响的研究进展［Ｊ］．材料导报，２０１７，３１（９）：６８⁃７４ＺＨＥＮＧＸｉａｏｈｕｉ，ＳＯＮＧＨａｏ，ＺＨＡＮＧＱｉｎｇ，ｅｔａｌ．ＥｆｆｅｃｔｏｆＬａｓｅｒＳｕｒｆａｃｅＴｅｘｔｕｒｉｎｇｏｎＴｒｉｂｏｌｏｇｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓ：ａＲｅｖｉｅｗ［Ｊ］．ＭａｔｅｒｉａｌｓＲｅｖｉｅｗ，２０１７，３１（９）：６８⁃７４（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［１１］ＮＡＫＡＮＯＭ，ＫＯＲＥＮＡＧＡＡ，ＫＯＲＥＮＡＧＡＡ，ｅｔａｌ．ＡｐｐｌｙｉｎｇＭｉｃｒｏ⁃ＴｅｘｔｕｒｅｔｏＣａｓｔＩｒｏｎＳｕｒｆａｃｅｓｔｏＲｅｄｕｃｅｔｈｅＦｒｉｃｔｉｏｎＣｏｅｆ⁃ｆｉｃｉｅｎｔｕｎｄｅｒＬｕｂｒｉｃａｔｅｄＣｏｎｄｉｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＴｒｉｂｏｌｏｇｙＬｅｔｔｅｒｓ，２００７，２８：１３１⁃１３７［１２］王静秋，王晓雷．表面织构创新设计的研究回顾及展望［Ｊ］．机械工程学报，２０１５，５１（２３）：８４⁃９５ＷＡＮＧＪｉｎｇｑｉｕ，ＷＡＮＧＸｉａｏｌｅｉ．ＳｔａｔｅｏｆｔｈｅＡｒｔｉｎＩｎｎｏｖａｔｉｖｅＤｅｓｉｇｎｏｆＳｕｒｆａｃｅＴｅｘｔｕｒｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１５，５１（２３）：８４⁃９５（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［１３］白少先，柏林清，孟祥凯，等．倾斜微孔密封端面气体润滑动压效应试验研究［Ｊ］．中国机械工程，２０１３，２４（６）：８３１⁃８３５ＢＡＩＳｈａｏｘｉａｎ，ＢＡＩＬｉｎｑｉｎｇ，ＭＥＮＧＸｉａｎｇｋａｉ，ｅｔａｌ．ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＨｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃＥｆｆｅｃｔｏｆＩｎｃｌｉｎｅｄＭｉｃｒｏ⁃ＰｏｒｅｄＧａｓＦａｃｅＳｅａｌｓ［Ｊ］．ＣｈｉｎａＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１３，２４（６）：８３１⁃８３５（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［１４］ＹＵＡＮＳｉｈｕａｎ，ＨＵＡＮＧＷｅｉ，ＷＡＮＧＸｉａｏｌｅｉ．ＯｒｉｅｎｔａｔｉｏｎＥｆｆｅｃｔｓｏｆＭｉｃｒｏ⁃ＧｒｏｏｖｅｓｏｎＳｌｉｄｉｎｇＳｕｒｆａｃｅｓ［Ｊ］．ＴｒｉｂｏｌｏｇｙＩｎｔｅｒｎａ⁃ｔｉｏｎａｌ，２０１１，４４（９）：１０４７⁃１０５４［１５］刘东雷，孟小霞，袁春俭，等．多种规则微造型表面摩擦特性的试验研究［Ｊ］．润滑与密封，２００８，３３：２８⁃３１ＬＩＵＤｏｎｇｌｅｉ，ＭＥＮＧＸｉａｏｘｉａ，ＹＵＡＮＣｈｕｎｊｉａｎ，ｅｔａｌ．ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＴｒｉｂｏｌｏｇｉｃａｌＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＴｅｘｔｕｒｉｎｇＳｕｒｆａｃｅｓ［Ｊ］．Ｌｕｂｒｉｃａ⁃㊃５０４㊃西㊀北㊀工㊀业㊀大㊀学㊀学㊀报第３７卷ｔｉｏｎａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００８，３３：２８⁃３１（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［１６］宋保维，袁潇，胡海豹．层流状态下超疏水表面流场建模与减阻特性仿真研究［Ｊ］．西北工业大学学报，２０１２，３０（５）：７１２⁃７１７ＳＯＮＧＢａｏｗｅｉ，ＹＵＡＮＸｉａｏ，ＨＵＨａｉｂａｏ．ＳｉｍｕｌａｔｉｎｇＦｌｏｗＦｉｅｌｄｏｆＳｕｐｅｒｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃＳｕｒｆａｃｅｉｎＬａｍｉｎａｒＦｌｏｗｔｏＲｅｄｕｃｅＩｔｓＤｒａｇ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１２，３０（５）：７１２⁃７１７（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［１７］马晨波，朱华，张文谦，等．往复条件下织构表面的摩擦学性能研究［Ｊ］．摩擦学学报，２０１１，３１（１）：５０⁃５５ＭＡＣｈｅｎｂｏ，ＺＨＵＨｕａ，ＺＨＡＮＧＷｅｎｑｉａｎ，ｅｔａｌ．ＴｒｉｂｏｌｏｇｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｙｏｆＴｅｘｔｕｒｅｄＳｕｒｆａｃｅｕｎｄｅｒＲｅｃｉｐｒｏｃａｔｉｎｇＭｏｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｔｒｉ⁃ｂｏｌｏｇｙ，２０１１，３１（１）：５０⁃５５（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［１８］丁行武，王家序，郭胤，等．基于滑动摩擦的摩擦副表面织构优化分析［Ｊ］．四川大学学报，２０１３，４５（增刊１）：１８３⁃１８８ＤＩＮＧＨａｎｇｗｕ，ＷＡＮＧＪｉａｘｕ，ＧＵＯＹｉｎ，ｅｔａｌ．ＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎＡｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅＳｕｒｆａｃｅＴｅｘｔｕｒｅｏｆＦｒｉｃｔｉｏｎＰａｉｒＢａｓｅｄｏｎＳｌｉｄｉｎｇＦｒｉｃｔｉｏｎ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｉｃｈｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１３，４５（ｓｕｐｐｌ１）：１８３⁃１８８（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）ＴｒｉｂｏｌｏｇｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＶ⁃ＳｈａｐｅｄＳｕｒｆａｃｅＴｅｘｔｕｒｅｕｎｄｅｒＯｉｌＬｕｂｒｉｃａｔｉｏｎＣｏｎｄｉｔｉｏｎＷＵＹｕａｎｂｏ１，ＹＡＮＧＸｕｅｆｅｎｇ１，ＷＡＮＧＳｈｏｕｒｅｎ１，ＣＨＥＮＧＪｉａｎ２，ＺＨＡＮＧＨｕｉ１，ＬＵＣｈｏｎｇｙａｎｇ１，ＣＨＥＮＨａｉｌｏｎｇ１１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＪｉｎａｎ，Ｊｉｎａｎ２５００２２，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｕｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００００，Ｃｈｉｎａæèçöø÷Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｔｒｉｂｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＶ⁃ｓｈａｐｅｄｔｅｘｔｕｒｅｕｎｄｅｒｏｉｌｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅｌｏａｄｉｎｇｆｏｒｃｅａｎｄｓｐｅｅｄａｒｅｓｅｌｅｃｔｅｄａｓｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｓ，ｅａｃｈｆａｃｔｏｒｓｅｌｅｃｔｅｄｓｉｘｌｅｖｅｌｓ．ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｆｒｉｃｔｉｏｎａｎｄｗｅａｒｏｆＶ⁃ｓｈａｐｅｄｔｅｘｔｕｒｅｗｉｔｈｒｉｎｇａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｉｓｆｉｎｉｓｈｅｄｂｙＭＭＧ⁃１０ＭｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌＦｒｉｃｔｉｏｎａｎｄＷｅａｒＴｅｓｔｉｎｇＭａｃｈｉｎｅ，ａｎｄｔｈｅｄａｔａｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄｂｙｕｓｉｎｇＭａｔｌａｂ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｒｅｉｓａｎｅａｒｌｉｎｅａｒｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄｔｈｅｌｏａｄｉｎｇｆｏｒｃｅａｎｄｖｅｌｏｃｉｔｙ．Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄｔｈｅｌｏａｄｉｎｇｆｏｒｃｅａｎｄｖｅｌｏｃｉｔｙｃａｎｂｅｅｘｐｒｅｓｓｅｄｂｙａｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｅｑｕａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｌｏａｄｉｎｇｆｏｒｃｅｈａｓａｇｒｅａｔｅｒｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｔｈｅｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｔｈａｎｔｈｅｓｐｅｅｄ．ＴｈｅＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆｔｈｅｐｏｓｔ⁃ｔｅｓｔｓｐｅｃｉｍｅｎｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｍａｉｎｗｅａｒｅｄｚｏｎｅｏｆｔｈｅＶ⁃ｓｈａｐｅｄｔｅｘｔｕｒｅｉｓｔｈｅｔｉｐｐａｒｔ．ＣｒｅａｔｅａｓｉｎｇｌｅＶ⁃ｓｈａｐｅｄｔｅｘｔｕｒｅｍｏｄｅｌｗｉｔｈＳｏｌｉｄｗｏｒｋｓａｎｄｕｓｅＣＦＤｔｏｄｉｖｉｄｅｔｈｅｍｅｓｈｉｎｔｏｔｈｅＦｌｕｅｎｔｓｏｌｕｔｉｏｎ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕ⁃ｔｉｏｎｃｌｏｕｄｄｉａｇｒａｍａｎｄｔｈｅｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙｃｌｏｕｄｄｉａｇｒａｍ，ｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｏｉｌｆｉｌｍｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄｄｕｅｔｏｔｈｅｅｎｈａｎｃｅｄｆｌｕｉｄｉｔｙｏｆｔｈｅｏｉｌｆｉｌｍａｎｄｔｈｅｓｍａｌｌｃｈａｎｇｅｉｎｔｈｅｏｉｌｐｒｅｓｓｕｒｅ．Ｔｈｅｔｉｐｐｏｒｔｉｏｎｉｓａｌｓｏｔｈｅｒｅｇｉｏｎｗｉｔｈａｌａｒｇｅｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙｖａｌｕｅ．Ｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｏｉｌｆｉｌｍｉｓｔｈｅｋｅｙｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏ⁃ｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｔｈｅＶ⁃ｓｈａｐｅｄｔｅｘｔｕｒｅｗｈｅｎｔｈｅｌｏａｄｉｎｇｆｏｒｃｅｉｎｃｒｅａｓｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｖ⁃ｓｈａｐｅｄｔｅｘｔｕｒｅ；ｆｒｉｃｔｉｏｎａｎｄｗｅａｒｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ；ｆｌｕｉｄｉｔｙ；ｏｉｌｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ©２０１９ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ．ＴｈｉｓｉｓａｎＯｐｅｎＡｃｃｅｓｓａｒｔｉｃｌｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｕｎｄｅｒｔｈｅｔｅｒｍｓｏｆｔｈｅＣｒｅａｔｉｖｅＣｏｍｍｏｎｓＡｔｔｒｉｂｕｔｉｏｎＬｉｃｅｎｓｅ（ｈｔｔｐ：／／ｃｒｅａｔｉｖｅｃｏｍｍｏｎｓ．ｏｒｇ／ｌｉｃｅｎｓｅｓ／ｂｙ／４．０），ｗｈｉｃｈｐｅｒｍｉｔｓｕｎｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄｕｓｅ，ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ａｎｄｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｉｎａｎｙｍｅｄｉｕｍ，ｐｒｏｖｉｄｅｄｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｗｏｒｋｉｓｐｒｏｐｅｒｌｙｃｉｔｅｄ．㊃６０４㊃。

表面微织构对球盘点接触润滑摩擦性能的影响摘要：本文主要研究表面微织构对球盘点接触润滑摩擦性能的影响，通过对不同表面微织构球盘点接触润滑摩擦性能的实验对比，得出了表面微织构对球盘点接触润滑摩擦性能的优化效果。

本研究结果对于提高润滑材料表面微织构设计和应用具有一定的理论和实用意义。

关键词：表面微织构，球盘点接触，润滑，摩擦性能Introduction随着社会的不断进步和发展，现代工业生产对于润滑材料的要求越来越高，特别是在机械设备方面。

因此，研究改良润滑材料，提高材料摩擦性能已成为近年来新的研究热点。

表面微织构作为一种新的材料表面设计方法，对润滑材料的性能提升有很大的潜力。

球盘点接触是机械设备中一种重要的摩擦受力方式，因此，本文研究表面微织构对球盘点接触润滑摩擦性能的影响。

Methods收集了不同实验室研究组对表面微织构对球盘点接触润滑摩擦性能的研究成果，进行了对比分析。

通过对实验组的分析，可以发现不同的表面微织构对于润滑性能的提升效果存在一定的差异。

Results实验发现，把常规的光滑表面改为丝状结构表面微织构后，润滑材料的摩擦系数得到一定的降低。

当表面微织构形成一定的尺寸规律后，孔隙分布能更加合理地分布在表面上，孔隙间距也可以调整，这一过程能够使得相互接触的表面实现精确匹配，增加连接强度，提高接触面的潜在界面面积和有效表面面积，减小摩擦力且增大黏附力，这对于润滑的作用起到了一定的优化效果。

此外，我们还发现表面微织构对于摩擦行为的影响与流体黏度有关，更低的流体黏度会使得润滑效果得到进一步提高。

Conclusion本文通过研究发现，表面微织构能够优化润滑材料的摩擦性能，特别是在球盘点接触中的应用，更进一步优化了其摩擦性能。

因此，在润滑材料改良与设计上，表面微织构应该被充分考虑。

此外，设计结构合理的微织构形式，调整孔隙分布和间距，可以得到更加优化的润滑效果。

在实际应用中，表面微织构可以通过多种方式来实现。