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与润滑油相比,水具有无污染、成本低、安全性好等优点。然而,水的氧化性强、成膜能力差,这要求水环境下的摩擦副材料除了有足够的机械性能外,还须有高的耐磨性和低的摩擦因数。本文采用离子注入技术,在多晶SiC陶瓷表面进行N~+注入。用X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)分别分析了表面的相结构和成分。用纳米压痕仪测试了N~+注入前后SiC陶瓷的纳米硬度。以N~+注入前后SiC陶瓷/SiC球作为配对摩擦副,在自制的摩擦试验机上测试载荷、速度等因素对摩擦因数的影响。用非接触式表面形貌仪观察了N~+注入前后SiC盘的磨痕三维形貌及截面形貌,测量了其磨痕的磨损体积。最后用扫描电镜(SEM)观察了磨痕的表面微观形貌。研究结果表明:N~+注入SiC陶瓷,其表面结构为SiC和SiCN复合相,价键结构为Si-C、Si-N、C-N键。N~+注入后增加了SiC陶瓷的表面硬度和弹性模量,在剂量为1×1017ions/cm2时,其表面硬度最大为22.3GPa,比未注入时提高了26%。N~+注入SiC陶瓷可降低表面摩擦因数和磨损率。随着法向载荷和滑行速度的增大,摩擦因数减小。当注入参数为50KeV,1.0×1018ions/cm2时,最小的摩擦因数为0.014。随着法向载荷的增加,摩擦副材料的磨损率增大。当注入参数为50KeV,5.0×1017ions/cm2时,最小的磨损率为4.4×10-6mm3/N.m。磨损形貌为抛物面状的连续沟槽,且注入后磨痕的深度都低于未注入的深度。磨痕表面微观形貌变得平整光滑,同时存在许多犁沟和孔洞,表明SiC陶瓷的磨损机制为机械和摩擦化学共同作用的混合磨损。