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模拟深海环境下CrxN涂层的摩擦学行为研究

海洋环境中关键摩擦副部件在力学-电化学交互作用下的腐蚀与磨损失效加剧，严重威胁着海洋工程装备的服役安全，发展表面强韧耐蚀功能一体化防护涂层材料技术是实现其高可靠长寿命运行的关键途径。本文以具有良好耐磨性耐腐蚀性的氮化铬（Cr_xN）涂层为研究体系，研究了其与聚醚醚酮（PEEK）摩擦副在模拟深海环境的高静水压力（15 MPa）和高载荷下（500 N）的摩擦学行为。结果表明，当静水压控制在15 MPa恒定时，摩擦系数随着载荷的增大而不断变小；当载荷控制在500 N恒定时，摩擦系数在0.1 MPa静水压时最小，提高静水压力导致摩擦系数增大，但是压力的变化对于摩擦系数的影响较小。进一步分析不同实验条件下的样品表面磨痕，Cr_xN涂层和PEEK主要的摩擦磨损机制为磨粒磨损：在低载荷下，低剪切应力下表现为划伤式磨粒磨损，作用于材料表面的应力未超过磨粒的压溃强度；而在高剪切应力下为碾碎式磨粒磨损，磨粒在摩擦过程中被碾碎，在摩擦中反而起到润滑减摩的作用。Cr_xN涂层和PEEK配副的摩擦接触面润滑特性受深海环境静水压力引起的附加载荷影响，接触压强的大小可改变摩擦形式。