法向载荷和速度对β-HMX晶体纳米划痕性能的影响

目的 揭示β-HMX晶体在微观尺度下的摩擦和磨损特性。方法 对β-HMX晶体进行镶样抛光，并使用圆锥形金刚石探针在纳米划痕仪上进行定载划痕试验，获得β-HMX晶体在不同法向载荷和滑动速度下的划入深度、残余深度和摩擦因数，再通过光学显微镜表征晶体的表面损伤形貌。结果 当法向载荷从0.5 mN增加到3.5 mN，β-HMX晶体表面摩擦因数约增大2倍，划入深度和残余深度也明显增加，晶体表面发生从弹性变形到塑性变形再到脆性去除3个阶段。当滑动速度从5 μm/s逐渐增加到100 μm/s时，β-HMX晶体表面的摩擦因数减小约17%，划入深度和残余深度缓慢降低，晶体表面损伤形貌无明显区别。结论 β-HMX晶体的摩擦因数随法向载荷的增加而增大，随滑动速度的增加而减小，且黏着摩擦因数大于犁沟摩擦因数。随着法向载荷的增加，划痕的划入深度和残余深度增加，弹性恢复率减小。随着滑动速度的增加，划痕的划入深度和残余深度减小，弹性恢复率增加。另外，随着法向载荷的增加，晶体的损伤形式经历从弹塑性变形到脆性破坏的转变，而随着滑动速度的增加，损伤情况变化不明显，表面损伤机制表现为机械性损伤与去除。