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《天津大学》 2016年
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塑料合金轴承材料的摩擦学性能研究

周小雪  
【摘要】:聚合物材料具有优良的力学性能和摩擦学性能,并且耐高温、耐化学腐蚀和耐辐射,是一种具有潜力的水润滑轴承材料,广泛用于制造航空航天轴承零部件。向聚合物基体中加入无机或有机填料不仅能减小摩擦系数,而且能增强基体的耐磨性。聚四氟乙烯(PTFE)具有极低的摩擦系数;二硫化钼(MoS2)独特的片层状化学结构有利于转移膜的形成,这两种物质常作为固体添加剂减小材料的摩擦系数。本文采用MMW-1万能立式摩擦磨损试验机研究了载荷、速度及水润滑这三种因素对聚醚醚酮(PEEK)复合材料和聚酰亚胺(PI)与氮化硅(Si3N4)陶瓷形成的摩擦副的摩擦学性能的影响。本文实验所用的PEEK为PTFE改性的PEEK复合材料,所用的PI为PTFE、MoS2改性的PI复合材料;实验载荷分别为30N、75N和120N;实验滑动速度为0.25m/s、0.5m/s和1m/s。实验结果表明:两种摩擦副中,氮化硅陶瓷球几乎没有磨损,而聚合物复合材料的表面形成较严重的磨损。水作为润滑剂对PEEK-Si3N4摩擦副的摩擦系数几乎没有影响,但是会增大PEEK的磨损率。PEEK-Si3N4摩擦副的摩擦系数和磨损率随载荷的增大而减小;速度对摩擦系数的影响不大,但是随着速度的增加,聚醚醚酮的磨损率增加。水作为润滑剂能明显减小PI-Si3N4摩擦副的摩擦系数和磨损率;水润滑条件下摩擦系数最小为0.026,远小于干摩擦的摩擦系数0.044;摩擦系数和磨损率随速度的增加而减小;摩擦系数随载荷的增加而减小,磨损率随载荷的增加而增大。与PEEK相比,在高载荷高速条件下,聚酰亚胺表面仍能形成稳定的转移膜。在摩擦过程中,聚合物-氮化硅摩擦副表面能形成转移膜,从而起到润滑和减小摩擦的作用。聚合物摩擦后表面出现条状沟壑,氮化硅球表面能观察到明显的沿滑动方向定向的转移膜。PEEK和PI复合材料的磨损机理表现为黏着磨损和犁削作用。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TH140;TH117.1

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