特殊性。不同的刀具材料、工件材料、冷却/润滑条件以及切削环境,都会对高速切削刀具的磨损形态、磨损机理和工件产生不同的影响。目前,高速切削摩擦学研究仍处于初步阶段。高速切削时刀屑接触区的摩擦情况至今还没有完全了解,因此提出一种考虑高度非均匀应力场和摩擦效应的新方法来研究高速切削过程中的摩擦学,是今后的一个发展方向。提高刀具的使用寿命,研究适合高速切削的新型刀具材料以及利用有限元方法对高速切削时刀具的磨损进行预测也是未来的发展趋势。
2.4其他极端环境问题及解决办法 2.4.1超低温环境摩擦学
低温环境下的摩擦系统(如轴承、密封、阀等)经常会产生多余的热量和严重的磨损,传统的润滑油或润滑酯在低温下失去作用,因为低温范围远远低于基础油的流点,只能使用固体润滑剂或摩擦学性能好的材料。
超导材料由于自身的性能特点优势,在结构材料、功能材料、陶瓷材料等领域的应用日益广泛。超导润滑已成为目前超低温(一般低于120K)固体润滑技术的主要分支[15],其中高温超导陶瓷YBa2Cu3O7 -δ(YBCO)因其高的临界转变温度(Tc= 93K,液氮温度就可实现超导)和类似于石墨、MoS2的钙钛矿结构尤为突出,无论是直接制成超导装置(如陶瓷球轴承、超导马达等)还是充当固体润滑剂,都能起到很好的润滑效果。 2.4.2海洋环境摩擦学
海洋是人类赖以生存的载体，与人类未来发展休戚与共。海洋科学领域的发展常常依赖于海洋专用材料的研究和进展。海洋极端环境下的摩擦磨损是制约海洋材料应用与推广的关键问题之一，主要表现在材料在海洋苛刻环境下的腐蚀行为、电化学腐蚀以及材料在载荷和腐蚀环境下的耦合摩擦学行为。
海洋环境指地球上广大连续的海和洋的总水域及其独特的自然环境的总称，包括海水、溶解和悬浮于海水中的物质、海底沉积物、海洋生物和海洋大气环境。海洋环境复杂，导致海洋装备面临的摩擦学问题复杂多样: ①海水的黏度很低，大约只有矿物油的1 /20 ～ 1 /100，润滑性能很差，摩擦副对偶面上难以形成有效的弹流润滑膜，也不能形成良好的边界润滑膜，因而很容易造成摩擦副表面处于直接接触状态，加快摩擦磨损; ②海水是典型的腐蚀性电解质，既含有大量氯化物，还含有经常处于饱和状态的碳酸盐以及多量的镁、钙离子，其导电性比矿物油高数亿甚至数百亿倍，能引起绝大多数金属材料的电化学腐蚀和多数高分子材料的化学老化，即使用陶瓷材料作金属零件的表面涂层，也有可能引起材料及涂层或粘结层中特定相的选择性析出和涂层与金属界面的缝隙腐蚀，其腐蚀作用也会大大加速磨损的进程和加剧磨损的速度; ③海洋环境极其复杂，经常处于风浪、暴雨、海洋多变的状况中，容易对海洋装备产生颠簸、振动和冲击作用，使其部分连接件和关键摩擦副出现异常磨损。例如，风浪造成船体变形，使其部分关键运动部件因为船体变形导致彼此之间处于边界润滑或干摩擦，润滑状态极其恶劣，接触应力增加，摩擦磨损急剧增加，严重影响船舶推进系统的工作性能和可靠性寿命; 海洋平台的振动加剧海洋平台连接件以及系泊链在腐蚀环境下的微动磨损; ④海水中存在着4000多种海洋污损生物，易于附着在浸水材料表面加速材料的腐蚀，并增加海洋运载工具的航行阻力; ⑤石油、天然气钻井作业工具中的钻采设备套管与钻杆间的摩擦，电潜泵叶轮及轴承与沙粒间的摩擦磨损，运输设备中的泵、阀、管道间的流体摩擦磨损，通常是由于固液两相流体和海洋腐蚀等作用下多种磨损机制共同作用的结果;⑥深海环境下的高压与腐蚀行为之
间的耦合作用使得深海装备的密封问题尤为突出。海洋装备的腐蚀和关键摩擦副摩擦磨损的本质是接触材料的减少、性能变差或者失效，从而导致海洋结构物或者零部件的可靠性降低或者失效[16]。
3结论与展望
极端环境下摩擦学在近20年发展迅速，随着航天、航空、信息等高技术和海洋开发、先进制造技术等工业的迅速发展,迫切需要解决极端条件如高承载、高速度、高真空、高低温、强辐射及各种外场作用下的摩擦学问题。由于在超常工况下材料的摩擦学行为同于常规工况下呈现的规律，因此，该领域的摩擦学研究不仅可大幅度地提高设备在特殊环境下的寿命和可靠性；而且可推动新的摩擦学材料结构、新的测试技术和新的表面技术的发展。
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张冬-极端环境下的摩擦学问题及解决方法
