上海光学仪器表面轮廓仪在材料摩擦实验中的应用

上海光学仪器一厂表面轮廓仪在材料表面摩擦实验中的应用

  我们知道，从分子角度看，只有云母的表面上才会有较
大的光滑面积。这种材料只有一个解理面，因而在各层剥落
后留下的表面会在几个平方英寸面积上没有分子阶梯。
  即使是经过磨削和抛光而制成的最光的工程表面，仍有
百万分之一英寸左右的凹凸不平度。一般说来。这好象很光
滑，但是百万分之一英寸就是250埃或者大约是100个原子间
距，很明显，从原子尺度看，这些表面是粗糙的。工程表面
大多数是相当粗糙的。

那么，我们能用什么方法来研究这种表面的形状和轮廓呢?

答案：触针法和表面轮廓仪

表面轮廓的重要性

如果我们不知道两个表
面放在一起时的接触情况，我们将永远搞不清摩擦是怎样产
生的。为了搞清这一点，我们必须研究表面的形状和轮廓，
以便能了解两个表面放在一起时的配合情况。

  要造出真正平滑的表面是极其困难的。这种困难一部份
是工艺上的困难。因此，改进了工艺方法，能得到比较平滑
的表面。但是，另一部份困难在于固体本身的特性。例如，
工程实践中所用的金属往往是由多晶物质组成的，而晶体通
常含有各种不同的组分，并且按无规方向排列。某些晶体比
其他晶体硬，或面向较难变形的方向。因此，对这种材料进
行抛光时，表面的某些部份会比另一些部份容易脱落。即使
是纯金属的单晶体，从原子角度看基本上光滑的原子平面
也会含有缺陷，这些缺陷产生了局部软化区，因而在抛光时
能先行脱落。如果我们设法从熔融状态生成单晶体，那末表
面往往会含有高达几层原子的阶梯、凸部和台阶。

如果我们把一块玻璃熔化，再让它缓慢地凝固，表面就
会貌似光滑。但因玻璃的结构并不均匀，所以

表面的不同部份在凝固时的收缩量会有所不同，因而表面将
具有波纹。如果把表面抛光，结构不均匀还将意味着某些部
份会比其他部份容易脱落。对于聚合物，也有这个问题。木
材的结构更加不规则，因而抛光表面会呈现凹凸不平，从原
子尺度看，不平度是非常大的。

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