声发射与摩擦系数关系在磨损演化过程中的机理研究：基于SUJ2和Si?N?球对SUS304的往复滑动

《Lubricants》：Wear-Mechanism-Dependent Relationship Between the Coefficient of Friction and Acoustic Emission Characteristics in Sliding Contacts

　　摘要声发射（AE）对界面损伤敏感，但其与摩擦系数（COF）之间的关系会随磨损演化而改变，这限制了基于机理的状态监测。本研究探讨了在20 N载荷下，SUS304与SUJ2和Si?N?球进行往复滑动500次循环过程中，磨损机理相关的COF与AE特征之间的关系。结合表面形貌和元素分布，对AE波形和统计特征进行了分析。在SUJ2球条件下，持续的粘着变形产生高幅值突发型AE信号，而质心频率在240 kHz附近几乎保持不变。相应地，AE信号能量与摩擦功呈正线性趋势。在Si?N?球条件下，表面从沟槽和塑性变形演变为氧覆盖率增加，随后在富氧摩擦层内出现裂纹和剥落。这种演化产生了三阶段非线性的摩擦功-AE关系，并伴有接近580–600 kHz的断裂相关频谱分量。尽管两种条件在后期均显示出相当的COF值（0.78–0.8），但SUJ2球条件下的AE能量高出一个数量级以上。这些结果表明，对多个声发射特征进行联合分析为监测摩擦和磨损过程的演化提供了更可靠的基础。