服役條件對表面織構(gòu)摩擦學性能影響的研究進展*

羅京帥，邢志國，王海斗，金　國，崔秀芳，譚　娜

(1. 哈爾濱工程大學 材料科學與化學工程學院表界面科學與技術(shù)研究所， 哈爾濱 150001；

2. 裝甲兵工程學院 裝備再制造技術(shù)國防科技重點實驗室，北京 100072)

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服役條件對表面織構(gòu)摩擦學性能影響的研究進展*

羅京帥1，2，邢志國2，王海斗2，金國1，崔秀芳1，譚娜1

(1. 哈爾濱工程大學 材料科學與化學工程學院表界面科學與技術(shù)研究所， 哈爾濱 150001；

2. 裝甲兵工程學院 裝備再制造技術(shù)國防科技重點實驗室，北京 100072)

摘要：通過某種工藝或多種工藝在零件表面獲得一定的表面織構(gòu)，是改善零件摩擦學性能的有效手段。綜合國內(nèi)外表面織構(gòu)的研究，側(cè)重分析了速度、載荷、潤滑狀態(tài)、滑動取向等服役條件對摩擦學性能的影響機制，并對未來表面織構(gòu)的研究熱點進行展望，對未來零件表面織構(gòu)的設(shè)計與摩擦學性能的研究具有非常重要的參考價值。

關(guān)鍵詞：表面織構(gòu)；摩擦學；減摩

1引言

表面摩擦磨損是多數(shù)零件報廢的主要原因，據(jù)統(tǒng)計大約有80%的零件損壞是由于各種形式的磨損所引起，磨損不僅消耗能源和材料，而且加速設(shè)備報廢、導(dǎo)致頻繁更換零件，對經(jīng)濟造成極大的損失[1]。傳統(tǒng)的摩擦學認為，兩個相互接觸的表面越光滑，摩擦學性能就越優(yōu)越。近年來的最新研究證明，表面并不是越光滑，摩擦學性能就越好；相反，具有一定形貌的表面反而表現(xiàn)出更好的摩擦學特性[2-4]。在摩擦副表面進行微造型的表面織構(gòu)技術(shù)，已被證實具有提高表面摩擦學性能的效果，并且受到了廣泛的關(guān)注[5-8]。

合理的表面織構(gòu)設(shè)計可以顯著提高摩擦副表面的摩擦學性能，已有研究表明，表面織構(gòu)具有降低摩擦、減小磨損和提高表面承載力等特性[9-18]。零件表面摩擦學性能，在織構(gòu)參數(shù)一定的情況下還會受到很多因素的影響[19-21]。本文重點闡述了速度、載荷、潤滑狀態(tài)、滑動取向等服役條件對表面織構(gòu)摩擦學性能的影響機制[22-27]，總結(jié)了服役條件對表面織構(gòu)摩擦學性能影響的主要研究成果，并對未來表面織構(gòu)研究的發(fā)展趨勢做出了展望和預(yù)測，以期為表面織構(gòu)和摩擦學的研究提供一定的參考。

2速度與載荷

速度與載荷，是表面織構(gòu)化零件在服役條件中比較重要的影響因素。例如，采用激光加工方法在WC-Co硬質(zhì)合金材料表面制作出微坑陣列，研究表面織構(gòu)在刀具減磨技術(shù)方面的應(yīng)用。如圖1(a)所示為織構(gòu)化表面在不同載荷和速度下的摩擦系數(shù)曲線，發(fā)現(xiàn)在微量潤滑條件下，織構(gòu)化合金材料表面摩擦系數(shù)隨著轉(zhuǎn)速的提高逐漸減小。載荷越大，摩擦系數(shù)減小得越快。其中，載荷為100 N時，摩擦系數(shù)隨著速度增大而減小的速率最快，這表明隨著速度的增加，相對滑動產(chǎn)生的流體動壓潤滑效果逐漸加強，減摩的效果更加明顯；隨著速度的增大，摩擦系數(shù)趨向穩(wěn)定，說明表面織構(gòu)對穩(wěn)定材料表面摩擦學性能方面有著重要作用。

圖1織構(gòu)化表面在不同載荷和速度下的摩擦系數(shù)曲線和微織構(gòu)對摩擦系數(shù)的影響圖[28]

Fig 1 Friction coefficient of textured surface under the different loading and velocity, the effect of texture on friction coefficient[28]

圖1(b)為相同試驗條件下，織構(gòu)化試樣相對于無織構(gòu)化試樣摩擦系數(shù)的減小量(Δμ)。在低速高載荷和高速中載荷時的Δμ較大，其摩擦系數(shù)的降低幅度可達15%左右，表明表面織構(gòu)的減摩效果較好；低速高載荷時，微坑中的潤滑油在高壓條件下發(fā)揮作用，減小摩擦副之間的摩擦力。高速中載荷時，滑動速度的提高使得潤滑油能夠很好地產(chǎn)生流體動壓潤滑效果，充分發(fā)揮潤滑油的減摩作用；同時微坑能夠收集摩擦過程中產(chǎn)生的磨屑等微小雜質(zhì)，提高潤滑質(zhì)量，從而達到減摩效果；而在低載荷和高速高載荷時減摩效果一般，這是因為微坑的儲油作用發(fā)揮有限，二次潤滑效果不夠明顯，從而織構(gòu)化材料表面的摩擦系數(shù)降低較少[28]。

符永宏等[29]采用優(yōu)化的激光工藝參數(shù)和相應(yīng)輔助工藝措施，加工出不同幾何尺寸和分布的球冠狀激光織構(gòu)化形貌，研究了3種不同工況下的摩擦學性能。其中，在低速重載工況下，微凸體直徑為550 μm的試樣比微凸體直徑為800 μm試樣摩擦系數(shù)大54%，而在中速中載、高速輕載兩種工況下，微凸體直徑為550和800 μm的織構(gòu)化試樣的摩擦系數(shù)差別相對較小，前者比后者分別大14%和12%。在變速的情況下，隨著速度增加，激光織構(gòu)化形貌的流體動壓潤滑效果相對于未造型表面更加明顯，摩擦系數(shù)下降較快。另外，有關(guān)不同密度的表面織構(gòu)化鋼盤在不同滑動速度下的研究表明，在較低滑動速度條件下，隨著速度增加，試樣的摩擦系數(shù)逐漸降低，光滑盤和低密度織構(gòu)盤的表面粗糙度相近。這是因為摩擦系數(shù)主要受潤滑油膜的影響，表面織構(gòu)增加了油膜厚度，因此其摩擦系數(shù)比光滑盤低，但高密度織構(gòu)使其表面粗糙度增大而產(chǎn)生嚴重磨損。在較高滑動速度條件下，隨著速度增加，接觸表面進入完全流體潤滑狀態(tài)，油膜厚度不再增加，激光織構(gòu)化鋼盤和光滑鋼盤表面的摩擦行為相似；織構(gòu)化鋼盤在高速、高載和高粘度潤滑油的條件下，具有更好的摩擦學性能[30]。

由于表面織構(gòu)可組合種類太多，只有選擇合適的組合類型才能體現(xiàn)出表面織構(gòu)的減摩效果。在一定的條件下，表面織構(gòu)的摩擦系數(shù)隨滑動速度或載荷的增大，逐漸降低，最終趨于某一定值。速度越大，流體動壓潤滑效果越明顯；載荷越大，二次潤滑效果越明顯。在不同潤滑條件下，滑動速度對表面織構(gòu)的摩擦學性能的影響效果也不同，在彈流潤滑條件下，摩擦系數(shù)隨著表面相對滑動速度的降低而減小；在混合潤滑條件下，摩擦系數(shù)隨著表面相對滑動速度的降低而增大；在邊界潤滑條件下，摩擦系數(shù)隨著表面相對滑動速度的降低變化很小并趨于某一定值[31]。

3潤滑狀態(tài)

根據(jù)以往的研究發(fā)現(xiàn)，表面織構(gòu)可以在干摩擦條件、高速輕載摩擦條件、低速重載摩擦條件等幾乎所有的摩擦條件下起到減摩的效果[32-35]。有研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過表面織構(gòu)化處理的表面只有在潤滑劑條件下的摩擦學性能比無織構(gòu)表面優(yōu)越，但在沒有潤滑劑的情況下摩擦學性能并沒有明顯的改善。這是因為在潤滑條件下，織構(gòu)表面具有較強的貯存潤滑油及形成油膜的能力[36-37]。

固體潤滑劑在摩擦副表面上成膜被認為是降低摩擦系數(shù)的主要原因。由于干膜潤滑劑壽命較短，硬度低，磨損率較高，其應(yīng)用受到了一定限制[38-39]。表面織構(gòu)化使摩擦表面分布微孔，存儲潤滑劑，有助于提高MoS2膜的使用壽命[40-41]。將固體潤滑劑技術(shù)與表面織構(gòu)相結(jié)合來改善界面間的摩擦磨損情況，研究其對摩擦學性能的協(xié)同作用，也是一個切實可行的研究方案。如圖2(a)所示，是采用熱壓燒結(jié)成型方法在激光織構(gòu)化表面制備了MoS2固體潤滑膜涂層，并研究了制備方法和織構(gòu)密度對MoS2涂層摩擦學性能的影響。

圖2織構(gòu)化基體表面熱壓成型MoS2涂層SEM圖像和拋光薄膜與熱壓成型涂層試樣的摩擦系數(shù)曲線對比[25]

Fig 2 SEM micrograph of MoS2coatings by hot pressing on the textured surface, the comparison of friction coefficient curves of the samples with burnished and hot pressed coatings[25]

如圖2(b)所示為拋光薄膜與熱壓燒結(jié)成型涂層試樣的摩擦系數(shù)曲線對比圖，發(fā)現(xiàn)與織構(gòu)化基體表面光滑涂層相比，在基體織構(gòu)化表面熱壓燒結(jié)成型制備的MoS2固體潤滑膜涂層的摩擦系數(shù)明顯更小，其摩擦系數(shù)大約為0.05，磨損壽命得到顯著提升；其優(yōu)越的摩擦學性能，是由于其較薄且致密涂層與織構(gòu)化基體具有較強的結(jié)合力造成的。8.5%織構(gòu)化密度的熱壓燒結(jié)成型涂層的磨損壽命比光滑涂層的更長，且熱壓燒結(jié)成型涂層的磨損壽命，隨著基體表面織構(gòu)化密度的增大而顯著提升?；w表面的高密度織構(gòu)使得固體潤滑膜的儲量明顯增加，接觸表面涂層壽命更長，最優(yōu)的織構(gòu)化密度可以提供充足的潤滑劑儲存量，并且擁有相對較低的表面粗糙度[25]。另外，使用脈沖激光在鎳基復(fù)合材料上進行的激光表面織構(gòu)化研究表明，通過激光表面織構(gòu)化和填充MoS2粉末，在室溫～400 ℃的溫度范圍內(nèi)，能夠得到數(shù)值大約為0.1的較低的摩擦系數(shù)[42]。

在摩擦副中導(dǎo)入軟固體顆粒，使摩擦副中間充滿固體顆粒第三體，在一些情況下，可以增強潤滑效果[43]。邵天敏等[44]利用電加工的方法在45鋼表面制備了條紋狀織構(gòu)，使用SRV往復(fù)式摩擦磨損試驗機分別考察了在純液體石蠟和添加Cu顆粒液體石蠟潤滑條件下摩擦副的摩擦系數(shù)和磨損情況。研究Cu顆粒和條紋織構(gòu)的協(xié)同作用對摩擦副摩擦磨損性能的影響，發(fā)現(xiàn)摩擦系數(shù)與條紋織構(gòu)的面積率以及施加的載荷密切相關(guān)，在較大的載荷條件下，表面織構(gòu)與Cu顆粒的協(xié)同作用可以有效降低摩擦系數(shù)，載荷越大，降低摩擦系數(shù)所需要的織構(gòu)面積率越大。在摩擦磨損過程中，垂直于摩擦方向的條紋狀織構(gòu)一方面使表面摩擦系數(shù)增大，但同時也起到了容納磨屑的作用，從而遏制磨損區(qū)域的進一步擴大；在Cu顆粒和條紋織構(gòu)的協(xié)同作用下，大顆粒磨屑被條紋織構(gòu)容納后不再破壞表面，而被大顆粒劃傷的表面被Cu顆粒修復(fù)，Cu顆粒的添加能夠有效改善表面的摩擦磨損性能。

荷葉效應(yīng)，即荷葉的自清潔性，源于其粗糙表面上微納米復(fù)合結(jié)構(gòu)和低表面能蠟狀物質(zhì)的共同作用。研究表明，通過在基體表面構(gòu)筑仿荷葉效應(yīng)的微米階層結(jié)構(gòu)并輔以低表面能物質(zhì)修飾，可以獲得具有疏水甚至超疏水性能的表面，這類表面在自清潔、流體減阻、防腐蝕等方面具有廣闊應(yīng)用前景[45]。王莉[46]通過激光加工在錫青銅(ZQSn6.5-0.1)和軸承鋼(GCr15)表面制備了微結(jié)構(gòu)陣列織構(gòu)，并進行低表面能處理，得到了兩種金屬雙疏(疏水/疏油)表面。對制備的試樣進行摩擦學性能實驗研究發(fā)現(xiàn)，在相同潤滑條件下，錫青銅和軸承鋼雙疏表面摩擦系數(shù)均比各自光滑試樣表面低，最低分別為0.137和0.026；速度對金屬雙疏表面摩擦系數(shù)的影響符合stribeck曲線理論，即隨著速度的增加，錫青銅與軸承鋼試樣的摩擦系數(shù)均先減小后增大。但摩擦進入流體潤滑狀態(tài)后，由于雙疏表面的界面滑移特性，仍具有減摩效果，具有微結(jié)構(gòu)圖形的金屬雙疏表面能顯著降低摩擦系數(shù)，減少磨損，微結(jié)構(gòu)圖形為圓凹坑的試樣減摩效果最好。

目前，單一的工藝方法對于提高材料性能的能力有限，而與其它工藝方法、處理手段相結(jié)合的復(fù)合工藝，對于提高材料性能、節(jié)能環(huán)保、提高生產(chǎn)利用率等方面，卻會產(chǎn)生很好的效果。比如，將表面織構(gòu)化與固體潤滑劑相結(jié)合，與潤滑油的添加劑技術(shù)相結(jié)合，與表面修飾技術(shù)相結(jié)合，與表面涂層技術(shù)相結(jié)合，與熱處理、滲碳滲氮等表面改性技術(shù)相結(jié)合等，研究其對摩擦學性能的積極作用。對于從事摩擦學和潤滑材料的研究學者來說，如何把織構(gòu)化與其它技術(shù)手段很好地結(jié)合起來，以改善表界面的摩擦學行為將是一個很有前景的研究方向。

4滑動取向

表面織構(gòu)的滑動取向即摩擦副與表面織構(gòu)的相對運動方向，滑動取向的選擇對織構(gòu)化表面的摩擦學效果具有一定的影響。表面織構(gòu)滑動取向的研究主要針對凹槽型織構(gòu)，平行和垂直于滑動方向是凹槽型織構(gòu)兩個比較極端的情況；研究表明，其它滑動取向的凹槽型織構(gòu)性能介于這兩種極端情況之間[3]。如圖3(a)所示為采用光刻-電解刻蝕技術(shù)，在鑄鐵表面加工出寬度為100 μm，織構(gòu)化密度為10%，深度分別為7和19 μm的凹槽，來研究表面微凹槽的滑動取向?qū)ζ淠Σ翆W性能的影響。

圖3上試樣微凹槽的光學顯微圖像以及取向?qū)Σ煌疾郾砻婺Σ料禂?shù)影響[47]

Fig 3 Optical microscope image of the micro-grooves on the upper specimen, orientation effect of different micro-grooves[47]

如圖3(b)所示為取向?qū)Σ煌疾郾砻婺Σ料禂?shù)影響，當表面接觸應(yīng)力為0.5 MPa時，與垂直和平行方向相比，選取相對于滑動方向垂直和平行方向之間任意角度的凹槽更有優(yōu)勢，因為它通?？梢栽诖蠖鄶?shù)情況下起到減摩的效果；與無織構(gòu)表面相比，19 μm深的凹槽織構(gòu)在選取最優(yōu)滑動取向時的摩擦系數(shù)可以減小到44%。然而，當接觸應(yīng)力較小時，7 μm深的凹槽，垂直于滑動方向比平行方向有更好的減摩效果，與無織構(gòu)表面相比，其摩擦力減小到了38.2%；當接觸應(yīng)力較大時，19 μm深的凹槽，平行于滑動方向比垂直方向有更好的減摩效果，是因為其產(chǎn)生的額外應(yīng)力提供了潤滑油對摩擦表面的供給。表面微凹槽的滑動取向?qū)ζ淠Σ翆W性能有很強的影響，在不同的接觸應(yīng)力條件下，不同滑動取向的效果會隨凹槽織構(gòu)深度的不同而有所不同[47]。

對織構(gòu)化密度和運動方向的相關(guān)研究也得出，在富油潤滑條件下，由于低面積率的圓形凹坑織構(gòu)能夠存儲潤滑油的體積有限，無法通過改善表面的潤滑效果來顯著提高表面的摩擦學性能；而較高織構(gòu)密度的條狀溝槽(25%)，垂直于運動方向時，條狀溝槽的潤滑油存儲器效應(yīng)引發(fā)了微觀彈性流體動壓潤滑機制，摩擦系數(shù)大大減?。黄叫杏谶\動方向時，由于潤滑劑沿著條狀溝槽的不斷損失，摩擦系數(shù)不僅增大，且耐磨性差[48]。Moronuki[49]也得出了相似的試驗結(jié)果，分析認為在較低載荷條件下，潤滑劑的毛細作用更強，粘著力更大，垂直于凹槽型織構(gòu)滑動時可以最大限度地降低粘著力的摩擦阻力效果，從而起到降低摩擦的作用。在邊界潤滑條件下，針對表面織構(gòu)對滑動接觸表面的影響進行的研究表明，相互接觸的兩物體表面的摩擦學性能不但與表面織構(gòu)形狀大小有關(guān)，還與兩摩擦表面的相互運動方向存在一定的聯(lián)系，運動方向與凹痕方向平行時耐磨性最差[50]。另外H.L.Costa[51]通過研究油潤滑條件下，線接觸摩擦副往復(fù)運動的摩擦學性能得出不同的研究結(jié)果，在較低載荷條件下(12 N)，垂直于滑動方向凹槽型織構(gòu)試樣比其它滑動取向的試樣的摩擦學性能更差；在較高載荷條件下，垂直于滑動方向凹槽型織構(gòu)試樣表現(xiàn)出了最好的摩擦學性能，油膜厚度也最大。分析認為，當載荷較大時，接觸區(qū)域面積更大，凹槽型織構(gòu)平行于滑動方向，潤滑油更容易被排擠出接觸區(qū)域，表現(xiàn)出更差的潤滑效果。

針對點接觸摩擦條件，在不同的載荷和凹槽深度情況下，凹槽型織構(gòu)最優(yōu)滑動取向的研究成果如表1所示。

表1不同條件下的最優(yōu)滑動取向

Table 1 The optimalsliding orientation under different conditions

滑動取向低載荷中載荷高載荷淺凹槽90°0～90°0～90°深凹槽0～90°0～90°0

5結(jié)語

目前，國內(nèi)外關(guān)于表面織構(gòu)提高摩擦學性能方面的研究和應(yīng)用較多，已經(jīng)取得了豐碩的研究成果，但是還需要進行系統(tǒng)性和綜合性的研究和突破。

(1)在干摩擦條件下，表面織構(gòu)能夠儲存磨粒、減少犁溝，提高摩擦副的耐磨性；在有潤滑劑的條件下，有利于形成流體動壓潤滑，起到提高表面承載力、耐磨性以及降低摩擦系數(shù)等作用。但其作用機理的研究仍缺乏系統(tǒng)性和通用性，有的甚至具有爭議性。實驗研究能解決的問題依然有限，很多問題需要通過與理論配合來解決。

(2)速度、載荷、潤滑狀態(tài)、滑動取向等服役條件對摩擦副的摩擦學性能有很大的影響。由于表面織構(gòu)可組合種類太多，包括織構(gòu)的形貌類型、幾何參數(shù)、摩擦工況、接觸方式、界面材料、潤滑劑以及環(huán)境影響等因素，目前尚無一定的最優(yōu)的織構(gòu)方案，只是針對不同的材料存在不同的最優(yōu)設(shè)計，并且大都以實驗為主，缺乏較好的理論解釋。

(3)目前，單一的工藝方法對于提高材料性能的能力有限，而與其它工藝方法、處理手段相結(jié)合的復(fù)合工藝，比如，將表面織構(gòu)化與固體潤滑劑相結(jié)合，與潤滑油的添加劑技術(shù)相結(jié)合，與表面修飾技術(shù)相結(jié)合，與表面涂層技術(shù)相結(jié)合，與熱處理、滲碳滲氮等表面改性技術(shù)相結(jié)合等，對于從事摩擦學和潤滑材料的研究學者來說將是一個很有前景的研究方向。

參考文獻:

[1]Qian Zhenhua, Zuo Xiqing. The application of laser texturing in the surface treatment of friction units [J]. Surface Technology, 2008, 37(1): 86-88.

[2]Shinkarenko A, Kligerman Y, Etsion I. The effect of surface texturing in soft slasto-hydrodynamic lubrication [J]. Tribology International, 2009, 42(2): 284-292.

[3]He B, Chen W, Wang Q J. Surface texture on friction of a micro-textured poly (dimethylsiloxane) (PDMS) [J].Tribology Letters, 2008, 31: 187-197.

[4]Waldemar Koszela, Lidia Galda, Andrzej Dzierwa, et al. The effect of surface texturing on seizure resistance of a steel-bronze assembly [J]. Tribology International, 2010, 43: 1933-1942.

[5]Grabon W, Koszela W, Pawlus P, et al. Improving tribological behaviour of piston ring-cylinder liner frictional pair by liner surface texturing [J]. Tribology International, 2013, 61(2): 102-108.

[6]Auezhan Amanov, Ryo Tsuboi, Hironobu Oe, et al. The influence of bulges produced by laser surface texturing on the sliding friction and wear behavior [J]. Tribology International, 2013, 60: 216-223.

[7]Andersson P, Koskinen J, Varjus S, et al. Microlubrication effect by laser-textured steel surfaces [J]. Wear, 2007, 262: 369-379.

[8]Li Gan, Shen Mingxue, Meng Xiangkai, et al. An experimental study on tribological properties of groove-textured surfaces of 316L stainless steel [J]. Journal of Functional Materials, 2015, 46(2): 02033-02037.

[9]Li D Q. Characterization of surface topography and reasearch on tribological properties of laser texturing surface [D]. Hefei: Hefei University of Technology, 2009.

[10]Chouquet C, Gavillet J, Ducros C, et al. Effect of DLC surface texturing on friction and wear during lubricated sliding [J]. Materials Chemistry and Physics, 2010, 123: 367-371.

[11]Surya P Mishra, Andreas A Polycarpou. Tribological studies of unpolished laser surface textures under starved lubrication conditions for use in air-conditioning and refrigeration compressors [J]. Tribology International, 2011, 44: 1890-1901.

[12]Hiroki Yamakiri, Shinya Sasaki, Tsuneo Kurita, et al. Effects of laser surface texturing on friction behavior of silicon nitride under lubrication with water [J]. Tribology International, 2011, 44: 579-584.

[13]Andriy Kovalchenko, Oyelayo Ajayi, Ali Erdemir, et al. Friction and wear behavior of laser textured surface under lubricated initial point contact [J]. Wear, 2011, 271: 1719-1725.

[14]Qiu Y, Khonsari M M. Experimental investigation of tribological performance of laser textured stainless steel rings [J]. Tribology International, 2011, 44: 635-644.

[15]Peng X D, Du D B, Li J Y. Effect of different section profile micro-pores on seal performance of a laser surface textured mechanical seal [J]. Tribology, 2006, 26(4): 367-371.

[16]Wang X L, Han W F, Jiang Su. Surface texture optimal design for silicon carbide under water lubrication [J]. China Mechanical Engineering, 2006, 19(4): 457-460.

[17]Wang X L, Liu W, Zhou F, et al. Preliminary investigation of the effect of dimple size on friction in line contacts [J]. Tribology International, 2009, 42(7): 1118-1123.

[18]Feng Beibei, Wang Jiadao, Chen Darong. Fabrication and drag reduction property of film with micron-scale riblet surface [J]. Journal of Functional Materials, 2012, 43(9): 1173-1176.

[19]Ashwin Ramesh, Wasim Akram, Surya P Mishra, et al. Friction characteristics of microtextured surfaces under mixed and hydrodynamic lubrication [J]. Tribology International, 2013, 57: 170-176.

[20]Xing Youqiang,Deng Jianxin,Feng Xiuting,et al. Effect of laser surface texturing on Si3N4/TiC ceramic sliding against steel under dry friction [J]. Materials and Design, 2013, 52: 234-245.

[21]Auezhan Amanov, Tsukasa Watabe, Ryo Tsuboi, et al. Improvement in the tribological characteristics of Si-DLC coating by laser surface texturing under oil-lubricated point contacts at various temperatures [J]. Surface & Coatings Technology, 2013, 232: 549-560.

[22]Tang Wei, Zhou Yuankai, Zhu Hua, et al. The effect of surface texturing on reducing the friction and wear of steel under lubricated sliding contact [J]. Applied Surface Science, 2013, 273: 199-204.

[23]Meng Fanming, Zhou Rui, Tiffany Davis, et al. Study on effect of dimples on friction of parallel surfaces under different sliding conditions [J]. Applied Surface Science, 2010, 256: 2863-2875.

[24]Wu Ze, Deng Jianxin, Zhang Hui, et al. Tribological behavior of textured cemented carbide filled with solid lubricants in dry sliding with titanium alloys [J]. Wear, 2012, 292-293: 135-143.

[25]Hu Tianchang, Zhang Yongsheng, Hu Litian. Tribological investigation of MoS2coatings deposited on the laser textured surface [J]. Wear, 2012, 278-279: 77-82.

[26]Dawit Zenebe Segu, Jong-Hyoung Kim, Si Geun Choi, et al. Application of Taguchi techniques to study friction and wear properties of MoS2coatings deposited on laser textured surface [J]. Surface & Coatings Technology, 2013, 232: 504-514.

[27]Hu Tianchang, Hu Litian, Ding Qi. Effective solution for the tribological problems of Ti-6Al-4V: combination of laser surface texturing and solid lubricant film [J]. Surface & Coatings Technology, 2012, 206: 5060-5066.

[28]Wang Z, Li L, Qi B Y, et al. Effect of micro-texture on surface frictional properties of cemented carbide [J]. Tool Engineering, 2011, 45(1): 13-16.

[29]Fu Yonghong, Shi Yufeng, Hua Xijun, et al. Study on tribological performances of laser textured surfaces [J]. China Mechanical Engineering, 2011, 22(19): 2269-2274.

[30]Kovalchenko A, Ajayi O, Erdemir A, et al. The effect of laser surface texturing on transitions in lubrication regimes during unidirectional sliding contact [J]. Tribology International, 2005, 38: 219-225.

[31]Ma G L, Wang X L, Jiang L, et al. Lubrication properties of textured polydimethylsiloxane surfaces with different roughness [J]. Journal of Xi’an Jiaotong University, 2010, 44(9): 87-92.

[32]Huang Wei, Jiang Liang, Zhou Chuanxi, et al. The lubricant retaining effect of micro-dimples on the sliding surface of PDMS [J]. Tribology International, 2012, 52: 87-93.

[33]Huang Wei, Liao Sijie, Wang Xiaolei. Wettability and friction coefficient of micro-magnet arrayed surface [J]. Applied Surface Science, 2012, 258: 3062-3067.

[34]Bom Sok Kim, Woo Yooung Chung, Meung-Ho Rhee, et al. Studies on the application of laser surface texturing to improve the tribological performance of AlCrSiN-coated surfaces [J]. Met Mater Int, 2012, 18(6): 1023-1027.

[35]Shum P W, Zhou Z F, Li K Y. To increase the hydro-phobicity and wear resistance of diamond-like carbon coatings by surface texturing using laser ablation process [J]. Thin Solid Films, 2013, 544: 472-476.

[36]Deng B Q, Ren L Q, Su Y, et al. Tribological study on bionically unsmoothed surface modeling piston-cylinder friction pair [J]. Journal of Jilin University of Technology, 2004, 34(1): 79-84.

[37]Pradeep L Menezes, Kishore, Satish V Kailas. Influence of surface texture on coefficient of friction and transfer layer formation during sliding of pure magnesium pin on 080 M40 (EN8) steel plate [J]. Wear, 2006, 261: 578-591.

[38]Rapoport L, Moshkovich A, Perfilyev V, et al. Friction and wear of MoS2films on laser textured steel surfaces [J]. Surface & Coatings Technology, 2008, 202: 3332-3340.

[39]Hu Zhide, Yan Hua, Wang Xuemei, et al. The influence of solid lubricants on friction property of magnetorheological fluid [J]. Journal of Functional Materials, 2013, 18(44): 2645-2649.

[40]Voevodin A A, Zabinski J S. Laser surface texturing for adaptive solid lubrication [J]. Wear, 2006, 261(11/12): 1285-1292.

[41]Koszela W, Pawlus P, Galda L. The effect of oil pockets size and distribution on wear in lubricated sliding [J]. Wear, 2007, 263: 1585-1592.

[42]Li Jianliang, Xiong Dangsheng, Dai Jihui. Effect of surface laser texture on friction properties of nickel based composite [J]. Tribology International, 2010, 43: 1193-1199.

[43]Md Abdul Mannan, Masamitsu Nagano, Tetsuya Kida, et al. Characterization of BCN films synthesized by radiofrequency plasma enhanced chemical vapor deposition [J]. Journal of Physics and Chemistry of Solids, 2009, 70: 20-25.

[44]Zhou J，Shao T M． Influence of synergistic effect of Cu particles and striated surface texture on tribological properties [J]．Chinese Surface Enigineering, 2009, 22: 20-25.

[45]Kurban A, Yildirim S. Analysis of a hydrodynamic thrust bearing with elastic deformation using a recurrent neural network [J]. Tribology International, 2003, 36:943-948.

[46]Wang Li, Yan Chengping, Wang Quandai, et al. study on the tribological properties of the amphiphobic textured metal surface [J]. J Huazhong Univ of Sci & Tech: Natural Science Edition, 2012, 40(Sup. Ⅱ):21-25.

[47]Yuan Sihuan, Huang Wei, Wang Xiaolei. Orientation effects of micro-grooves on sliding surfaces [J]. Tribology International, 2011, 44: 1047-1054.

[48]Costa H L, Hutchings I M. Effect of die surface patterning on lubrication in strip drawing [J]. Journal of Materials processing Technology, 2009, 209(3): 1175-1180.

[49]Moronuki N, Furukawa Y. Frictional properties of the micro-textured surface of anisotropically etched silicon [J]. Cirp Annals-Manufacturing Technology, 2003, 52:471-484.

[50]Ulrika Pettersson, Staffan Jacobson. Influence of surface texture on boundary lubricated sliding contacts [J]. Tribology International, 2003, 36: 857-864.

[51]Costa H L, Hutchings I M. Hydrodynamic lubrication of textured steel surfaces under reciprocating sliding conditions [J]. Tribology International, 2007, 40:1227-1238.

Effects of commission condition on the tribological properties of surface texture: a review

LUO Jingshuai1, 2, XING Zhiguo2, WANG Haidou2, JIN Guo1, CUI Xiufang1, TAN Na1

(1. Institute of Surface/Interface Science and Technology, School of Materials Science and Chemical Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China;2. National Key Laboratory for Remanufacturing,Academy of Armored Forces Engineering, Beijing 100072, China)

Abstract:Obtaining the surface texture on the parts surface using a process or a variety of techniques was effective to increase the tribological properties. In this paper, the research on the surface texture domestic and overseas were synthesized, the mechanisms of the effects of the commission condition on tribological properties were analysed importantly, such as velocity, loading, lubrication state and the sliding orientation. And the future research hotspots were predicted to provide very important reference value for the design of the surface texture on the parts and the study of the tribological properties in the future.

DOI:10.3969/j.issn.1001-9731.2016.01.006

文獻標識碼：A

中圖分類號：TH117.3

作者簡介：羅京帥(1990-)，男，河南許昌人，在讀碩士，師承王海斗教授，研究方向為表面工程。

基金項目：國家自然科學基金資助項目(51475473)；國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973計劃)資助項目(2011CB013405)；北京市自然科學基金重大資助項目(3120001)

文章編號：1001-9731(2016)01-01028-06

Key words:rosin; carboxylation; polymer microspheres; suspension polymerization surface texture; tribology; antifriction

收到初稿日期：2015-02-10 收到修改稿日期：2015-11-03 通訊作者：王海斗，E-mail: wanghaidou@aliyun.com