固體表面的吸附現(xiàn)象|熱水泵|水泵

摩擦表面經(jīng)常和周圍的介質(zhì)和氣體、潤(rùn)滑劑接觸。固體表面的分子由于其周圍分子或原子吸引力的不平衡性，在表面上產(chǎn)生一個(gè)指向空間的力場(chǎng)，所以它有吸引別的分子的能力。當(dāng)固體表面分子吸附了周圍的一些介質(zhì)后，內(nèi)部分子對(duì)表面分子的引力得到部分抵消，表面能也隨著降低，并釋放一部分熱量。釋放的熱量稱為吸附熱。周圍介質(zhì)分子在固體表面的吸附平衡是一種動(dòng)態(tài)平衡。固體表面一方面吸引周圍介質(zhì)的分子；另一方面，在固體表面被吸附的分子因不斷的熱運(yùn)動(dòng)，熱水泵 又有可能脫離固體表面，此過(guò)程稱為脫吸。當(dāng)吸附和脫吸的速度相等時(shí)，吸附達(dá)到平衡。吸附熱量的大小反應(yīng)周圍介質(zhì)分子在固體表面吸附的牢固程度。潤(rùn)滑劑在金屬表面的吸附熱越大，吸附得也越牢固。吸附可能為物理作用，也可能為化學(xué)作用，分別稱之為物理吸附和化學(xué)吸附。

物理吸附是靠分子間的引力形成的。這種吸附并不改變吸附層的分子或電子分布，其吸附能較弱，對(duì)溫度很敏感，熱量可以使分子解吸。這類吸附一般是無(wú)選擇性的，任何固體對(duì)任何液體都有物理吸附。這種吸附速度較大且容易解吸，而且吸附與解吸是可逆的。

化學(xué)吸附是有選擇性的。這種吸附靠化學(xué)健力把周圍分子吸附在表面上，形成新的化合物。由于化學(xué)鍵力的作用范圍不超過(guò)（2~3）×10-10m，相當(dāng)于一個(gè)分子的厚度，所以化學(xué)吸附是單分子層的吸附。在有外加能源加熱時(shí)，化學(xué)吸附膜可以解吸。

4．固體表面層結(jié)構(gòu)

金屬的摩擦與磨損和它的表面層結(jié)構(gòu)有關(guān)。圖3-15所示為金屬表層的一般結(jié)構(gòu)示意圖。固體的表面是指純凈的理想表面，例如機(jī)加工過(guò)程中暴露出來(lái)的純凈表面，如果不加處理，很快就會(huì)被周圍介質(zhì)所污染，熱水泵廠家 所成各種膜。在金屬表面以內(nèi)，也因加工過(guò)程而形成不同性質(zhì)的層。在表面外層和表面內(nèi)層的各種物理和化學(xué)膜及層的性質(zhì)是不同的。在表面以下是一種加工變形層，包括畢氏層（Beilby layer）有變形層。畢氏層是一種非結(jié)晶層。它是在拋光過(guò)程中所形成的，既有金屬變形，又產(chǎn)生氧化分子，約70~100厚（1=10-10m；104=1μm）。

圖3-15  金屬表層的一般結(jié)構(gòu)

根據(jù)加工方式的不同，變形層的厚度也不同。晶粒會(huì)細(xì)化。表面晶粒細(xì)化層和材料結(jié)構(gòu)的變化層深達(dá)幾十微米。粗加工對(duì)這一層擴(kuò)展得更深些，甚至幾百微米。變形層由于硬化的作用而具有較高的硬度。畢氏層是在表面加工成形時(shí)由于材料的熔融和塑性流動(dòng)而形成的薄層。根據(jù)環(huán)境的不同，在表面以上有三種薄膜組成。zui薄的是一種化學(xué)吸附膜。其次是單分子層潤(rùn)滑膜（普通臟污膜），這是zui基本的邊界層。zui厚的氧化膜，它是由復(fù)合的氧化物組成，越接近空氣，氧鐵比越高（Fe-FeO-Fe3O4-Fe2O3）。氧化膜的性質(zhì)和零件本身材料的性質(zhì)截然不同。在摩擦過(guò)程中，表層膜的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及破裂、再生的規(guī)律對(duì)摩擦性能影響很大。若摩擦主要發(fā)生在膜層內(nèi)，膜的存在使金屬摩擦表面不易發(fā)生粘著，則摩擦系數(shù)將降低，磨損可能減少。