2022年3月，科学出版社出版了嘉庚学院机电工程学院方亮教授的新作《磨料磨损》。该书一经出版，很快得到同行的关注和热烈反响，为回馈大家的关心，以下简要向大家介绍一下该书的梗概。

 磨料磨损是工农业生产活动中最常见的一种磨损形式（见图1），消耗着大量材料和能源。比如，水泥、冶金工业的破碎机、球磨机，电力工业的磨煤机等，本身就是依靠金属材料耐磨件和被磨物料之间的冲击、应力，将物料粉碎、磨细。此外，像车辆轮胎的磨损、设备中齿轮的磨损等等，引起大量材料和能源的消耗，同时还造成环境的污染。据报道，美、英、德等发达国家因摩擦磨损引起的损失，约占国民经济GNP的2%-7%。我国因摩擦磨损引起的损失则占GNP的1.37%。因此，对于磨料磨损的研究具有极重要的经济价值和社会意义。

图1 二体磨料磨损的示意

 摩擦、润滑与磨损的问题，属于摩擦学（Tribology）研究领域（见图2）。而摩擦学又属于一个多学科的研究领域，需要物理学家、化学家、力学学家、材料学家和机械工程师等协同合作，才得以进步。对磨料磨损的研究，也是一样，涉及物理、化学、力学、材料与机械多方面的知识，不能仅仅依靠一本书就能够囊括进去的。本书主要归纳、总结了作者几十年来的研究成果，以及其他学者一些相关的工作。由于作者的知识所限，书中内容主要涉及部分力学、物理、材料、计算方法等知识在磨料磨损中的应用。比如：接触力学、疲劳理论、有限元方法、Monte Carlo方法、分子动力学等。作者期望运用这些知识达到对磨料磨损过程的本质有一个初浅的理解，也希望借此书能够给研究工作者与现场工程师提供一个新的工作思路和帮助，这也是作者撰写此书的基本意图。

图 2 摩擦学的英文词汇（摘自互联网）

 全书共分为九章。第一章概括介绍磨料磨损的定义和分类，介绍磨料磨损工业中的实例，由此提出磨料磨损研究工作的意义所在。第二章则主要从接触力学观点入手，简单描述磨损的力学基础，以使读者对磨损过程有个较基础的认识。第三章着重讨论磨料磨损中磨料的性质，它是引起材料磨损的重要因素。主要从磨料的尺寸、外形特征展开讨论，并应用了快速傅里叶变换方法（FFT）来表示磨料。对磨料的表征也是一项非常重要的方面，磨料磨损的突出特点，就是因为磨料的存在，脱离对磨料性质的了解，可以说磨料磨损研究的一切都无从谈起。在第四章（见图3），作者扼要叙述磨料磨损中较为简单，但又非常重要的二体磨损过程。这一章内容涉及到概率统计方法、Monte Carlo方法和有限元方法，该方面的研究工作是作者首次提出并在国际学术期刊上报导的。

图3 采用蒙特卡罗方法生成的磨料面

 从第五章开始，作者重点叙述三体磨料磨损过程。第五章从讨论磨料运动方式入手，逐渐深入。从磨料运动方式来研究三体磨料磨损（见图4），也是作者提出的一个新的研究思路。正是因为这个思路，导致后面一系列新的研究结果，这些研究成果已得到国际同行的认可。第六章则是根据前一章内容对磨料划分为滑动和滚动两种运动方式的结果，专门提出来对滑动磨料所开展的工作。滑动磨料主要引起切削磨损，因此在本章作者把切削磨损分量提出来，专门进行讨论。第七章中，作者主要叙述三体磨料磨损中塑性变形磨损，也称作低周疲劳磨损。并通过计算机，对材料的磨损率开展了计算。

图4 三体磨料磨损中磨料运动模型

  第八章的内容是非常“时髦”的。作者针对当前MEMS器件磨损和芯片制造工艺中重要的化学机械抛光（CMP）等的实际情况，采用分子动力学方法（见图5），对磨料磨损过程进行了较初步的分析。目前已发现，在纳米尺度或原子尺度下，材料磨损的某些规律会有所不同，这提示人们一定要用新的视角来重新审视纳米尺度下的磨料磨损过程。第九章则提供了一个磨料磨损的实例：磨料流加工。这是有效利用磨料磨损的例子，而不是要竭力减少或防止磨损的例子。怎样有效利用磨料磨损，也给科学家和工程师提出一个新的思路。利用和防止磨损同样重要，对于磨料磨损基础理论的认识就是便于人们合适地将它们运用到指导实际工作中去。

图5 磨损过程分子动力学表达

 该书整书贯穿科学方法论的思想，希望可以对热爱科学研究的年轻工作者提供启发和有所裨益。也非常欢迎读者对该书提出宝贵建议和意见，帮助作者在书的再版中进一步提高质量和做出改进。