用划痕测试测量磨损率

在产品的使用寿命中，材料的磨损速度对产品的性能和可靠性至关重要。材料的耐磨性也会影响材料的外观和触感等表面美学。在这里，使用纳米压痕器来测量聚甲基丙烯酸甲酯或PMMA的特定表面磨损。在实验中，研究了如何利用划痕试验计算特定的磨损率。磨损率是划痕深度的函数。

亚博网站下载材料和方法

用于划痕实验的测试工具是nanomechnics公司的iNano纳米压头，带有一个钻石锥形压头。测试样品是安装在铝制冰球上的散装PMMA。纳米压头在200微米左右的划痕长度上产生了恒定的5 mN负载划痕。纳米压痕器开始在同一区域刮了100次。划伤的速度是10微米/秒。平均划痕深度是通过测量100次划痕中划痕长度的10%到90%的划痕结果来计算的。

图1所示。(a) 5mn 100道次后产生划痕;(b) 5 mN时PMMA划痕的平均深度与测试数。

磨损率和体积

任何材料的特定磨损率都可以通过测量的每次划痕的平均深度来计算。当报告为单位法向力/单位滑动距离的体积损失时，磨损率k具有最大的物理相关性．这表明了由于磨损而产生的材料损失。

使用球形压头可以通过计算给定深度的球体的体积来发现体积损失，V =y²，(1.5D−y)，其中D为直径，y为球的深度，单位为毫米。

然后计算磨损率k =P是法向力(单位为牛顿)，L是滑动距离(单位为米)。k的值从10开始变化^－2到10^－7，通常在10点以上^－5被认为不太耐磨。

特定的磨损率

实验中所测试的PMMA的特定磨损率在10之间^－４和10^－5(毫米^3./ n - m)。这一假设是基于已知的普通高分子材料的值。亚博网站下载PMMA的比磨损率约为1.4∙10^－5(毫米^3./N-m)。这与假设一致，是证明测试成功的期望值。

该数值与文献中的期望值相吻合。

参考文献

“术语汇编”，载于ASM手册，第18卷，摩擦、润滑和磨损技术，美国，ASM国际，1992年，第21页。

J. F. Archard，“单次接触与多次接触”，《应用物理学报》，第32卷，第6期。8，页1420-1425,1961。

G. W. Stachowiak和A. W. bacchelor，工程摩擦学，牛津:Elsevier, 2005。

该信息来源于nanmechanics, Inc.， KLA-Tencor公司提供的材料。亚博网站下载

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