将制备的刀具材料进行切削、粗磨、精磨、研磨、抛光，制成长方体试块。在丙酮溶液中超声清洗2～3次，干燥后待用。试验面尺寸为10mm×10mm，表面粗糙度Ra=0.1μm。

刀具材料试块按图5-1所示方式装夹，在无任何外加润滑剂的条件下进行滑动干摩擦，分别测试在不同载荷和滑动速度下的摩擦系数和磨损率，采用SUPRATM 55热场发射扫描电子显微镜及其附带的能谱仪对试样磨损表面形貌和化学成分进行观察和分析。

5.1.2.1　摩擦系数的测定

摩擦系数是两物体间阻止相对运动的摩擦力与作用在接触表面的法向力之比，计算公式如式（5-1）所示：

式中，μ为材料的摩擦系数，无量纲；F为摩擦力（N）；P为试样所受法向力（N）；M为摩擦力矩（N·mm）；R为对磨环中圆半径（mm）。

5.1.2.2　磨损率的测定

磨损指物体几何尺寸（体积）变小，是脆性材料常见的破坏方式，通常由磨损率来衡量。常用磨损率来表征脆性材料的磨损性能，可通过测量长度、体积或质量的变化而得到。通常磨损率越小，材料的耐磨性越好。磨损率定义为单位载荷、单位磨程下的磨损体积，计算公式为：(www.daowen.com)

式中，ω为材料的磨损率[m3/（N·m）]；V为试样磨损前后的体积（m3）；L为摩擦距离（m）；P为法向载荷（N）。

试样的磨损体积可用体积法直接测定，也可用质量法测定，然后换算成磨损体积。本试验采用质量法，其磨损率计算公式为：

式中，ω为材料的磨损率[m3/（N·m）]；m为试样磨损前后的质量差（g）；P为法向载荷（N）；ρ为试样的密度（g/m3），用阿基米德法测得；s为摩擦磨损的行程（m）；r为试验机主轴滑动速度（r/min）；R为对磨环中圆半径（m）；t为摩擦时间（min）。

5.1.2.3　试验方案

为了研究转速、载荷以及微织构参数变化对Al2O3-TiC陶瓷材料摩擦性能的影响，设定转速为五种，分别为60r/min、80r/min、100r/min、120r/min和140r/min；设定载荷为五种，分别为30N、50N、70N、90N和110N。设计了两种不同参数的微织构类型，一种是沟槽的宽度和深度值保持100μm不变，间距由100μm增加到250μm；另一种是沟槽的间距和深度值保持100μm不变，宽度由100μm增加到250μm。分别研究沟槽型微织构的宽度和间距对Al2O3-TiC陶瓷材料摩擦性能的影响。采用正交法进行试验设计，得到试验列表如表5-1所示。

表5-1　摩擦磨损试验设计