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枢轴宝石轴承因其结构简单，寿命长，摩擦功耗低等优点，大量应用于各类仪器仪表中；近年来，宝石轴承更是广泛用作高速转子的支承件，如立式储能飞轮系统的下支承等。高速化向枢轴宝石轴承的磨损寿命问题提出了严峻挑战，因此研究高速枢轴宝石轴承的摩擦磨损特性，以寻求提高宝石轴承耐磨性能的途径，变得十分迫切而有意义。
本文采用试验手段，研究添加剂复配对高速宝石轴承摩擦学性能的影响，其主要过程和得出的结论如下：
1)在MM-W1A型立式万能摩擦磨损试验机上利用球/盘摩擦副，在200N和400N两种载荷下，评定了几种经典摩擦改进剂(FM)和极压抗磨剂(EP/AW)对Al2O3/GCr15摩擦副的减摩抗磨性能，选出了减摩抗磨效果较好的FM二异丙基亚磷酸盐(T451)，EP/AW磷硫酸含氮衍生物(T305)，无灰有机膦酸胺盐(KT139)和超碱值磺酸钙(KT5447)；
2)利用球/盘摩擦副进行了T451和T305复配对Al2O3/GCr15摩擦副的协同减摩抗磨效应研究。研究结果表明，T451和T305复配对GCr15/Al2O3摩擦副在200N和400N载荷下均表现出协同减摩抗磨效应。限于本文试验的数据，2.5wt％T451+1.2wt％T305的复配组合在载荷为200N时对Al2O3/GCr15摩擦副具有最有效的协同减摩抗磨效果；1.2wt％T305+1.5wt％T451在载荷为400N时减摩抗磨效果最好。钢球磨损表面的SEM照片显示在低载荷和高载荷时，钢球磨损表而主要的磨损形式都是梨沟、剥落和腐蚀。在载荷为200N时，EDS分析结果表明T451和T305复配产生协同效应可归因于在钢球表面形成了含有硫、磷的保护膜。在载荷为400N时，钢球磨损表面元素硫、磷的原子含量百分比过低，无法作为参考来分析其添加剂摩擦化学反应机理。
3)利用球/盘摩擦副进行了T451和KT139复配对Al2O3/GCr15摩擦副的协同减摩抗磨效应研究。结果表明，T451和KT139复配对GCr15/Al2O3陶瓷副在200N和400N载荷下均表现出协同减摩抗磨效应。仅限本文获得的试验数据，在载荷为200N时，具有最有效协同效应的组合是2wt％T451+2wt％KT139；在载荷为400N时，1wt％KT139+3wt％T451对GCr15/Al2O3陶瓷副具有最有效的协同减摩抗磨效果。钢球磨损表面的SEM照片显示，在低载荷200N和高载荷400N时，梨沟、剥落和腐蚀是主要磨损形式。EDS分析表明，T451和KT139复配产生协同效应可归因于磨损表面形成含磷和硫的保护膜。
4)利用球/盘摩擦副进行了T451和KT5447复配对Al2O3/GCr15摩擦副的协同减摩抗磨效应研究。结果表明，T451和KT5447复配对GCr15/Al2O3摩擦副在200N和400N载荷下均表现出协同减摩抗磨效应。仅限于获得的试验数据，载荷为200N时最有效的复配方案为2wt％T451+2wt％KT5447；载荷为400N时，最有效的复配方案为1wt％T451+3wt％KT5447。钢球磨损表面SEM照片显示，在载荷为200N和400N时，钢球磨损表面主要磨损形式都是犁沟、点蚀、剥落和腐蚀。钢球磨损表面的EDS分析结果表明复配体系的协同减摩抗磨效应可以归因于在钢球表面形成了含磷、硫元素的保护膜。
5)在高速宝石轴承台架试验台上对添加剂复配试样试验的结果进行了验证。高速宝石轴承台架试验结果表明，在载荷为20N，转速为51000rpm的工况下，1.5％T451+1.2％T305，3％T451+1％KT139和1％T451+3％KT5447三种复配方案，都表现出比1％T306更好的抗磨效果，其中以3％T451+1％KT139对枢轴宝石轴承抗磨效果最佳。枢轴磨损表面的SEM照片显示，枢轴的主要磨损形式是梨沟、点蚀和塑性变形。枢轴磨损表面EDS分析表明，3％T451+1％KT139对枢轴宝石轴承的较好的抗磨效果，可以归因于在枢轴磨损表面形成了均匀而较为致密的含磷、硫的保护膜。
FM和EP/AW复配对高速宝石轴承产生了协同减摩抗磨效应，提升了其耐磨性。根据枢轴磨损表面EDS分析结果推测，FM和EP/AW的协同作用机制可以归因于在磨损表面生成了均匀而较为致密的保护膜。