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近些年,柴油机逐渐向轻量化、紧凑化、环保化及高功率方向发展。38CrMoAl氮化缸套的特点是强度高、质量轻、体积小,满足柴油机轻量化和紧凑化的要求,而环保化要求柴油机的功耗降低,因此需要找到与38CrMoAl氮化缸套匹配的活塞环使得二者组成的摩擦副的减摩性能较好,柴油机功率的提升使得摩擦副的磨损和拉缸倾向加剧,因此也要求该摩擦副的耐磨性能和抗拉缸性能较好。氮化铬(CrN)活塞环、铬基金刚石复合镀(GDC)活塞环、铬基陶瓷复合镀(CKS)活塞环是目前摩擦学性能较好的三种典型活塞环,需要开展这三种活塞环与38CrMoAl氮化缸套的匹配性研究,为高功率密度柴油机缸套-活塞环摩擦副的选材及摩擦磨损控制提供理论基础。本文采用往复式摩擦磨损试验机,探索38CrMoAl氮化缸套与CrN活塞环、GDC活塞环、CKS活塞环的匹配性能,揭示了温度、载荷对三种配对副摩擦系数的影响规律,载荷、磨损时间对三种配对副磨损量和磨损率的影响规律,以及三种配对副的抗拉缸时间对比,并对试验后三种配对副的形貌特征加以分析。获得结果如下:1.当载荷为20MPa到80MPa,温度为120℃到180℃时,随着载荷的升高,三种配对副的摩擦系数整体上先减小后增大,随着温度的升高,三种配对副的摩擦系数整体上呈下降趋势。随着载荷的增加,三种配对副的缸套和活塞环的磨损量呈上升趋势,载荷大于60MPa时,CKS活塞环和GDC活塞环的磨损率(单位载荷磨损量)有突然上升的趋势,CrN活塞环的磨损率(单位载荷磨损量)一直下降。随着磨损时间的增加,三种配对副的缸套和活塞环的磨损量呈上升趋势,磨损率(单位时间磨损量)呈下降趋势。2.本文试验条件下,各配对副摩擦系数排序为:CrN活塞环-氮化缸套配对副>GDC活塞环-氮化缸套配对副>(CKS活塞环-氮化缸套配对副;缸套磨损量排序为:与CrN活塞环配对缸套>与GDC活塞环配对缸套>与CKS活塞环配对缸套;活塞环磨损量排序为:CKS活塞环>GDC活塞环>CrN活塞环;三种配对副的抗拉缸时间排序为:CrN活塞环-氮化缸套配对副>GDC活塞环-氮化缸套配对副>CKS活塞环-氮化缸套配对副。3.摩擦副的减摩机制与摩擦化学反应有关;氮化缸套的磨损机理为缸套接触表面首先发生塑形变形,承载平台面积逐渐变大直至形成稳定接触表面,在接触应力的反复作用下承载平台边缘发生疲劳脱落,进而导致整个承载平台表面面积逐渐减小,承载平台高度逐渐下降;三种配对副的拉缸机制与黏着磨损和剪切破坏有关。