通过AFM技术分析多损害磨损的量表

本文探讨了海底，测量悬垂性的技术，并使用原子力显微镜（AFMS）讨论了多疾病界面的磨损。

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背景

在自然和人工机制中，几个不可避免的因素会不利地影响其性能和耐用性。从机械的角度来看，两个运动部件之间的振动和磨损实际上是不可避免的。世界总能源消耗的约23％与机械组件表面之间的摩擦学相互作用有关。

其中，有20％用于克服摩擦损失，3％用于再制造和更换破旧的零件。因此，当由于更换破旧机械组件所需的时间和成本而导致的资本成本和损失过高时，机器界面处发生的磨损的准确测量和预测非常重要。

什么是厌恶的？

浅色意味着表面粗糙度或固体表面上的颠簸。它们是两个具有相对运动的固体表面之间磨损的主要原因。众所周知，磨损意味着由于另一种固体施加了机械力，因此不需要和不受控制的材料从固体表面清除材料。由于它们之间的碰撞会产生足够的摩擦和热量，因此浅色是磨损机制的主要因素，并且在许多情况下，由于粘附并从表面上撕开材料而导致材料损失。

磨损模式的四种基本类型具有磨料，粘合剂，疲劳和腐蚀性。在磨料模式下，浅层在彼此的表面上施加正常压缩力。当正常应力超过一个抗刺的最终强度时，会发生断裂。即使正常应力小于最终强度，重复的循环也会导致疲劳，断裂和磨损。

粘合剂磨损伴随着摩擦和由于相对平滑的缝隙之间的剪切应力而产生的热量。表面上的浅色热容量融化并粘在另一个表面上。此外，粘合剂磨损伴随着拉伸力。拉伸强度越小，粘合剂磨损越高。同时，机械磨损的腐蚀性模式间接发生。由于腐蚀，许多金属形成了保护性氧化物层。机械力去除这些层，并开始新的腐蚀阶段。

衡量浅色高度的仪器

用于测量浅色和磨损量的平均高度的传统仪器称为Tribometers。一些常用的底仪是圆盘上的销钉，圆盘上的球，四个球，环上的戒指，三个盘子的球，往复式销钉，弹跳球，戒指上的球，双盘和壁tritting测试机。它们是根据要测量的表面的性质和与表面的接触排列的类型命名的。但是，传统的摩擦仪需要过长的实验和测量阶段才能形成完整的磨损图。

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当前，AFMS是最广泛使用的仪器，用于绘制具有精确度到纳米尺度的多疾病表面。它由一个掺杂的硼悬臂组成，其长度为几微米和自由端底部的单晶钻石尖端。尖端可以使用落在悬臂顶部和钻石尖端上方的激光束上下振荡。

之后，激光束向光电二极管反射。尖端位置的任何变化都可以通过光电二极管记录的激光束路径的变化来测量。因此，AFM可以测量平均高度，即根平方的高度（H_RMS），非常精确。

然而，已经进行了各种尝试设计适当的模型来精确计算H的磨损量_RMS表面上存在多个森森的值。这些型号通常包含两轮的浅色映射，一个在磨损前，另一个磨损后。随后的步骤是在佩戴同一表面的磨损前后都正确对齐。

在最近的一项研究中，Leriche等人。在直径3毫米的氮化硅球上使用了六度的自由度方法（SI₃n₄）在磨损前后找到同一表面的确切匹配。一旦获得了两个映射，它们之间的差异可用于准确测量磨损量。值得注意的是，Leriche等。达到3.09 x 10的精度^-15毫米³在测量磨损量的同时。

影响基于AFM的臭味的因素

在纳米水平上，湿度在弥合浅层之间的缝隙和增加摩擦系数之间起着重要作用。当湿度超过65％时，半月板桥梁会显着影响粘合力并阻碍AFM的精度。此外，表面的不均匀刚度，钻石尖端的空间漂移以及热和振动系统的稳定性也会影响测量的准确性。

结论

磨损的测量和预测对于昂贵的机械组件至关重要。具有多种有目的模型的AFM可以精确测量纳米级的效果和相应的磨损量。然而，需要采用一种新的，更容易，自动的方法来精确地对齐，以便在磨损前后的同一表面的地图对齐，这可以保持其在测量较大磨损量的准确性。

参考和进一步阅读

Holmberg，K.，Erdemir，A。摩擦学对全球能源消耗，成本和排放的影响。摩擦5，263–284（2017）。https://link.springer.com/article/10.1007/s40544-017-0183-5

Leriche，C.，Franklin，S.，Weber，B。，用纳米级的精度测量多疾病，穿，2022，204284，https://www.欧洲杯线上买球sciendirect.com/science/article/pii/s0043164822000303?via%3dihub

沃克（J.使用原子力显微镜对磨蚀性磨损的浅色水平表征。皇家学会的会议论文集，2021，477：20210103。https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspa.2021.0103

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