在干滑动的条件下，摩擦热 Q、摩擦速度 V、正压力P三者之间存在如下关系式 1。1[2]。从这个式子可以简明地看出，在摩擦副运转的过程中，随着V的变大、P 的加大，摩擦热量在摩擦副的累积也就越来越多，那么很自然地对摩擦材料的摩擦性能的影响也就更加显著。

                                                        （1。1）

根据上面的阐述可以认识到，摩擦热的累积可以在摩擦副接触区域快速增多，摩擦副的温度可以快速升高，另外在由表面到达内层的时间也很短，就是说摩擦副中存在的温度场是相当不稳定的[3]。下图 1-1显示的是温度场的分布状况，下图 1-2 显示的是摩擦副热流线的状态图。

摩擦副的温度分布示意图 摩擦副接触面热流线示意图

与干摩擦的状态下相比，润滑剂可以为摩擦副带来许多有利的帮助，第一由于润滑剂的润滑作用会降低摩擦系数，这样会改善摩擦副的接触状态，第二由于润滑剂的液体特性，就可以把摩擦热带走，从而降低摩擦温度，进而就可以进一步改善摩擦副的摩擦性能。相反地，在干滑动摩擦的情况下，摩擦热就不得不通过周边的金属等器件将热量散发到环境中，热量交换的方式通常包括热对流 、热辐射。所以可以这么说，在干摩擦的情况下摩擦副往往处于一个更高的温度下运转。在这样的工作环境下，高温温度场就会增加干摩擦副的工作负荷，就会使摩擦副面临更加多变的环境。 

摩擦热对于摩擦过程的作用主要表现在两个不同的方面：第一微区高温将会导致摩擦接触区材料的相关性能发生很大改变，进而造成微突峰在接触过程中的接触行为的重大变化，从而对摩擦磨损过程造成了很大的影响；另外摩擦热形成的宏观温度场将导致摩擦热应力场的出现，这样会引发开裂、变形等许多方面的热应力行为。主要有下面两个重大的具体的影响[4]：

    (1)摩擦副材料组织可能由于高温而造成很显著的改变。摩擦热引发的“高温 --材料性能变化--摩擦学性能变化-摩擦热变化”的这种作用关系就会形成了一个封闭的反馈系统。特别地针对于干摩擦过程中，材料摩擦学性能动态变动的成因之一往往是这种封闭的反馈效应导致的。

    (2)摩擦副表面的氧化往往由高温形成的。虽然在一些情况下，接触表面氧化膜的形成对摩擦系数的降低是有帮助的，可以避免粘着磨损，但是假若产生了重大的表面氧化，就会对摩擦副产生二次摩擦磨损，这是因为氧化磨损产生脱落的氧化物即磨粒将会造成摩擦磨损性能的重大变化。

1。2 摩擦热监测方法的国内外研究现状

  1。3研究目的及其意义

    在人体各种器官工作的时候，人体器官接触表面之间也就像机械零件接触表面之间一样能够形成持续不断的摩擦磨损。通过对人体内器官的考虑，人体关节系统是人体内生成摩擦磨损最有代表性的生理器官。正常的人体关节系统比最优异的轴承系统使用寿命更长，拥有非常良好的高承载能力和抗冲击等性能，一般来说天然关节之间的摩擦系数很小，仅仅是 0。001-0。03[14, 15]，磨损量也是极其微小的，是完全可以在人体内安全稳定地工作 70-80年但却不会损坏[16]。然而，倘若人体关节遭受炎症（比如关节炎）或者外界（比如自然灾害、车祸）的影响进而导致失效时，往往会带给当事人许多伤痛和烦恼。旨在改善患者的生活品质，医学界长久以来一直在寻求能够解决人体骨骼替代材料、成型制造工艺、植入重建等重大问题。在现阶段，骨科学关于针对解决骨缺损的问题提出了两个主要的修复方案，一个是利用人体自身的生物机能，也就是通过骨骼的二次生长或者在受损伤的关节处植入附有骨骼再生长能力的小块异种骨从而诱发关节骨头的生长。这种方法取得的实际效果是比较理想的，但是康复所需的时间周期长，见效很慢，主要适用在小块缺损骨的治疗过程中。第二，由于上述治疗方案的局限，许多研究者考虑使用人造生物材料（比如混合金属、高分子材料、陶瓷等等）制作成人工替代骨植入到人体内，从而解决了大块缺损骨骼的治疗问题缓解了患者的痛苦。根据调查结果显示[17]，在我国骨关节炎患者已经高达三千六百万甚至四千万，其中大约一百万到一百五十万患者急需采取人工关节置换手术来治疗骨科疾病，而且随着我国国情的改变，即社会老龄化，这一统计总数还会有逐渐上升的变化趋势。所以，强化对于人工关节置换术的研究，延长置换人工关节的使用时间，是十分紧要的一份任务。