近年来,为了满足各种工况下的摩擦学应用需要,人们对聚合物及其复合材料的开发和应用进行了大量研究,其中影响聚合物使用的关键性能包括耐高温隆能和耐磨性能石含二氮杂蔡联苯型聚醚矾酮()是近年来开发的新型耐高温聚合物,它具有较高的力学强度和良好的耐热性绝缘性及耐化学药品性林而且溶解性能好,可以用作高性能复合材料的基体和分离膜材料。
目前,有关扮一一一。
一复合材料的摩擦学性能研究虽有报道但对摩擦学性能的系统研究尚未见文献涉及。
笔者较系统地考察了干摩擦条件下载荷速度及环境浪度对摩擦磨损性能的影响,并探讨了其磨损机理。
实验部分材料与设备一即Es玻璃化转变温度()为密度特性粘度「司大连理工大学式摩擦磨损试验机一加型,济南试验机厂一_二高温摩擦磨损试验机一瑞士川扫描电子显微镜一型,日本电子光学公司。
试样制备将粉末在烘箱中于下处然后采用热压模塑工艺在烧结温度成型压力制备试样。
试样尺寸分别为只和由其表面用水砂纸打磨至粗糙度为一卿。
摩擦磨损性能测试采用摩擦磨损试验机测试试样在不同载荷及速度下的摩擦磨损性能,摩擦对偶件为必的钢环(以钢试验条件为室温一大气中干摩擦,空气相对湿度一载荷为和对偶环转速为时)和摩擦行程为心每次试验之前,试样和对偶件均经丙酮超声清洗并晾干。
试样的摩擦系数由与试验机相连的计算银直接采集给出,摩擦系数取值为整个行程内的平均值采用精度为的读数显微镜确定试祥飞内磨痕宽度,并计算出材料的磨损率所得摩擦系数和磨损率数据均为次重复试验结果的算术平均值,两次平行试验的相对误差小于10用高温摩擦磨损试验机考察环境温度对摩擦学性能的影响,采用球一盘接触形式。
试盘材料为必的试球材料为陶瓷。
试验前所有试样均在丙酮中超声清洗。
试验条件为速度载荷摩擦行程用表面轮廓仪测量试盘的磨损截面积,从而计算出磨损率,摩擦系数由试验机自动记录和处理。
磨损机理分析利用配有能量色散谱观察分析的磨痕表面磨屑和转移膜的形貌。
结果与讨论载荷的影响载荷对邢摩擦磨损行为的影响图给出干摩擦条件下纯的摩擦系数一交稿日期一1二程塑料应用年,第卷,第期摆矍湍辉柔薰端时为。,而当载荷增大到时则降为载荷对摩擦系数的影响依赖于真实接触面积(取决于接触状态和变形)的变化,见下式一好式中一摩擦系数尸一法向载荷材料的剪切强度且,,实际接触面积。
一上式表明,随着载荷增加,Ar也增大由于复合材料与钢表面的接触处于弹性或粘弹性状态,的增加速度比载荷护的增加速度慢,所以摩擦系数随载荷的增加而降低。
由图可知,年立摩擦条件下载荷为以下时S刀的磨损率随载荷的增加而增大。
这主要是因为随载荷增大,聚合物养面产生的摩擦热增多,其表面发生软化,易于剪切,在摩擦过程中容易造成聚合物本体发生大量转移而当载荷进一步增大飞时,产生的摩擦热使聚合物表面呈熔融态,剪切发生在熔融层,仅造成较少的本体转移,所以时磨损率反而降低。
在试验选定的载荷范围内,的磨损率为二扣一只一6屑和摩擦对偶钢环表面形貌的照片。
由图图和图可以看出,不同载荷下的磨损表面均形成了与滑动方向平行的沟槽,并且沟槽周围存在大量剥落坑。
这主要是由于在滑动过程中发生严重的粘着,致使材料大片剥落。
由图图可见,此时形成的磨屑主要为较大的长条状,呈现明显的粘着转移迹象。
而在载荷为时,产生的磨屑大部分呈细小的颗粒状这表明粘着磨损是造成叙服严重磨损的主要机理夕备榭一髯一魔载荷一借纂瓣蜷粉飞0载仙图载荷对邵摩擦系数和磨损率的影响滑动速度摩擦行程磨屑与磨损表面的分析图给出即在不同载荷下磨损表而磨。
一磨损表面卜一磨损表而衍月磨损表而一磨屑一磨屑卜磨码。
一对偶钢环表而月的对偶钢环表面刊对偶钢环表而图不同载荷下磨损表而肺屑及对偶钢环表面形貌的照片滑动速度摩擦行程众所周知,对偶件表面转移膜形貌对摩擦学行为起着决定性作用。
图称图和图一分别示出不同载荷下对偶钢环表面形貌。
从图阁和图可以看出,在不问载荷下与钢环对磨后,在钢环表面形成的转移膜存在明显差别在阵洲目一侧俐删塑门川洲的侧目离自U日?口、勺二叩的今口日一并军跳邵鑫,等考载荷速度及环境温度对聚醚矾酮摩擦磨损性能的影响续娜滑动速度呷响于滑动速度对P扛匆摩擦磨损行为的影响及日之飞日亨。
一哥瞩锄绷眼缀瞥鸳试嚣戳戴等卜同时懒率亩沙一6耐以入降为娜一6冰卜分析认为,这主要是因为干摩擦条件下摩擦副表面的温度随滑动速度的提高而升高,从而使的表层发生微观熔融,由于为热的不良导体,因而次表层及基体部分未发生变化,摩擦过程中剪切发生在熔融层内,因此高速下摩擦表面的摩擦磨损减小。
对比不同载荷下的摩擦磨损试验数据可以认为,在较苛刻的试验条件较高载荷较高滑动速度)下摩擦表面的微观熔融是摩擦磨损减小的主要原因。
鬓撰麟见图由于摩擦过程中剪切仅发生在试样表赘踩呱霭靠裳竿嘘穷耀瓢较低,磨损率较小。
环境温度的影响环境温度对摩擦磨损行为的影响图示出摩擦系数和磨损率分别随环境温度变化的关系曲线。
由图可议看出,随着环境温度的升高,的摩擦系数没有明显变化而磨损率随着环境温度的升高呈现增大的趋势。
可以认为在本试验条件下,随环境温度进一步升高,整个试样处于较高的环境温度下,尤其是在多次摩擦作用下摩擦表面的软化层变厚,此时剪切主要发生在试样表面与次表面之间,所以对应的磨损率增大。
表滑动速度对卫摩擦学性能的影响滑动速率磨损率摩擦系数少恤卜一毛5亏注载荷20摩擦行程匕一止一一一一一口。
温度环境温度对摩擦系数磨损率的影响一八U们乙斗汉沈n曰U八曰磨屑与磨损表面的分析滑动速度为一咫与钢环对磨后磨损表面与磨屑的照片见图由图可一自张磨搅表面一磨屑厂对偶钢环表而图滑动速度为。
沼斌时P川侣磨损表面与对偶钢环表而的照片(滑动速度记载荷摩擦行程磨屑与磨损表面的分析图示出环境温度为八巧和时磨损表面和磨屑形貌的照片。
由图和图可以看出,在环境温度较低的磨损表面几乎看不到剥落坑,仅在滑动平行方向存在细小的沟槽随着环境温度的升一高在磨损表面可以观察到剥落坑,这主要是由于温度升高时材料的表面发生软化,使得粘着加剧所致而在更高环境温度磨损表面形成的犁沟既宽又深,并且呈明显的粘着撕裂迹象,沟槽宽度约巧。林m.
可以认为,在较高的环境温度下聚合物的软化促使粘着现象加剧,致使表面发生严重撕裂,故磨损加剧仔细观察图和图发现,不同环境工程塑料应用年,第引卷,第期心磨损表面一磨屑汁一磨损表面一磨屑一磨损表面卜磨北京三丰量具总代理屑二图万啊环哪度毛玄邹笋的照片(滑动速度让耐载荷摩擦行程温度下玲磨搅后产生的磨屑明显不同。
时的磨屑大部分为细小的颗粒状,另有少量片状,不过其尺寸较小场。
时形成的磨屑为较大的片状而在吏高温度牌)时,磨屑呈较大的团聚状,它们由较小的磨屑堆积而成,呈现明显的粘着转移迹象。
分析认为,在较低的环境温度下,聚合物表面的微凸体不易发生变形,所以在摩擦力剪切作用下,仅发生微凸体转移,形成的磨屑尺寸较小随着环境温度的升高,聚合物的变形能力提高,微凸体在温度和载荷的共同作用下发生变形并被压平,在摩擦过程中多次挤压造成较大的磨屑在更高的环境温度下,聚合物表面的粘着作用加剧,致使形成较大的团聚状磨风结论在干摩擦条件下具有较高的摩擦系数和磨损率,其摩擦系数随载荷的增加而直线下降,磨损率基本上随载荷的增加而增大。
分析表明,粘着磨损是造成即严重磨损的主要机理。
在苛刻摩擦条件高的滑动速度或载荷)下具有更低的摩擦系数和磨损率,的导热性差,苛刻条件下摩擦表面的微观熔融可能是造成摩擦磨损减小的主要原因。
3)环境温度对摩擦系数的影响不大。
的磨损率随着环境温度的升高呈增大的趋势,此时试样摩擦表面的软化层变厚,剪切主要发生在试样表面与次表面之间,所以对应的磨损率增大。
在较高的环境温度下,其磨损机理仍是粘着磨损。
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