1.2 陶瓷与金属配副在海水中的摩擦学行为

　　陶瓷材料因具有耐腐蚀、耐高温、高硬度、耐磨、无污染等特性，被广泛应用于工程领域。随着科技的发展，新型陶瓷材料在工程领域中的应用不断扩大，特别是海洋极端环境下要求陶瓷材料能稳定可靠地工作，基于海水润滑的陶瓷摩擦副应运而生。

　　陈君等研究了TC4/Al2O3摩擦副在模拟海水下的腐蚀磨损行为，结果显示：TC4在海水中会发生钝化，表面会生成致密的TiO2钝化膜使其具有较好的耐腐蚀性能;在磨损过程中由于钝化膜的破坏而产生的新鲜表面能迅速复原，摩擦对腐蚀具有明显的促进作用;通过对腐蚀与磨损交互作用的进一步分析发现磨损作用大于腐蚀，另外腐蚀与磨损的交互作用在低载荷、低转速下尤为明显。Cui等研究了SiC复合陶瓷与不锈钢配副在海水中的摩擦学行为，研究显示SiC中的石墨可以有效提高其在海水中的润滑作用，复合陶瓷中的青铜与SiC的协同作用使其具有优异的摩擦学特性。任书芳等研究了NiCr合金、不锈钢在干摩擦、蒸馏水和人工海水中的摩擦磨损性能，分析结果显示，不锈钢在海水中摩擦磨损比蒸馏水更低，可能是Fe和海水发生反应生成的FeCl2起到了减摩抗磨的作用。NiCr合金中的Cr元素在摩擦作用下和海水反应生成的磨损产物CrCl3或铬酸盐(CrO22- 或CrO42-)等具有优异减摩抗磨作用。摩擦副的机械磨损为晶粒拔出脱落和黏着磨损，虽然在摩擦条件下存在机械磨损和摩擦化学磨损竞争，但机械磨损一直为主要磨损机制。Liu等研究了氮化硅/不锈钢配副在海水润滑下的摩擦学特性，并与干摩擦、纯水环境下进行比较，发现氮化硅摩擦表面与水发生摩擦化学反应生成SiO2胶体粒子，而海水中的某些离子也能促进胶体粒子的生成使摩擦表面形成边界润滑，获得较低的摩擦系数和磨损率。Wang等研究发现Ti3AlO2陶瓷硬度高于AISI 316L，所以两种材料在相互摩擦过程中有大量的三体磨屑产生，但在摩擦过程中海水能带走大量的磨屑，使摩擦副获得较为稳定的运动状态，但仍有较高的摩擦因数和磨损率。摩擦接触表面发生了摩擦化学反应，生成了TiO2、Al2O3和Fe3O4。通过以上的研究结果发现，在海水环境中，金属与陶瓷摩擦副在低载荷、低转速时腐蚀和机械磨损的交互作用不可忽视。在不同的试验条件下会存在机械磨损与腐蚀的相互竞争关系，但机械磨损始终对摩擦表面的磨损影响最大。海水具有较好的润滑作用，某些陶瓷材料在海水润滑下发生了摩擦化学反应，生成的产物使其获得较好的摩擦特性。因此，具有水润滑特性的陶瓷材料将是海水润滑领域的研究重点之一。

　　1.3 陶瓷与陶瓷配副在海水中的摩擦学行为

　　Chen和Gates分别研究了Si3N4与SiC陶瓷在海水中自配时的摩擦学性能，结果显示，通过一段时间的摩擦后，两种陶瓷材料的摩擦系数都很小，但Si3N4的磨合时间短于SiC，原因主要是两种陶瓷材料表面发生的摩擦化学反应以及形成产物的影响。余歆尤等通过对比Sialon、SiC、ZrO2和Al2O3陶瓷材料在海水环境下的摩擦学性能，发现SiC/SiC摩擦副的摩擦性能最佳。任书芳等研究了Ti3SiC2陶瓷与Al2O3陶瓷摩擦副在人工海水下的摩擦学行为，研究发现，Ti3SiC2在海水条件下的磨损特征表现为晶粒的拔出与脱落，海水介质阻止了摩擦表面材料的转移。摩擦副仍受机械磨损与摩擦氧化的交互作用影响。刘海叶研究了SiC/Ti(C，N)陶瓷摩擦副在海水下的摩擦学性能，研究结果显示：高速高载、高速低载SiC/Ti(C，N)陶瓷摩擦副在海水中滑行都能进入流体润滑状态，磨合过程中发生了机械磨损和化学腐蚀磨损，海水中的Na+ 与其他离子的共同作用可以加速润滑膜的形成，使SiC/Ti(C，N)摩擦副具有更优异的摩擦学性能。Kong等发现C-Co陶瓷/氟化物配副在海水环境下能获得较低的摩擦因数和磨损率，海水对于摩擦学性能的提高起到了关键的作用，同时促进摩擦表面摩擦化学产物Al2O3和SiOx的生成。Wang等研究了Ti3AlO2陶瓷分别与Al2O3和SiC配副在海水环境下的摩擦特性，研究发现Ti3AlO2陶瓷并未显示出较好的摩擦学特性，摩擦表面的磨损主要是机械磨损。但Ti3AlO2/SiC却表现出优异的摩擦学性能，主要原因是摩擦表面发生了摩擦化学反应生成一层表面润滑膜，摩擦润滑膜的主要成分有TiO2、Al2O3以及SiOx。试验显示，Ti3AlO2/SiC是一种极具潜力的海洋润滑材料。总体来说，陶瓷材料在水润滑环境下通过摩擦化学反应在摩擦表面形成润滑膜，降低了摩擦因数和磨损率，海水中含有的某些离子可促进摩擦反应和润滑膜的形成，使其具有更好的摩擦学特性，有利于在海水润滑摩擦副中的应用与推广。陶瓷摩擦副主要受到机械磨损和摩擦化学磨损的交互影响。