碳化硅陶瓷与聚醚醚酮复合材料的摩擦磨损特性研究

发布时间：2021-06-08 23:33

　　研究了碳化硅（SiC）陶瓷/聚醚醚酮（PEEK）复合材料摩擦副在干摩擦和水润滑条件下的滑动摩擦磨损行为,并分析了载荷和水润滑条件对SiC/PEEK摩擦副摩擦因数和耐磨性的影响。结果表明:干摩擦条件下,摩擦因数随时间的增加逐渐趋于稳定直至试验结束,载荷越大,达到稳定摩擦状态所需要的时间越短;水润滑条件下,由于水的存在,改善了SiC/PEEK摩擦副的边界润滑条件,同时水起到了冷却作用,因此载荷对摩擦因数的影响不大。 

【文章来源】：轴承. 2020,(05)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

综合测试仪工作原理图

干摩擦状态时,不同载荷下SiC/PEEK摩擦副摩擦因数随时间的变化曲线如图2所示,由图可知:摩擦因数随时间的增加逐渐趋于稳定直至试验结束;载荷为10,15和20 N时,最终的摩擦因数约为0.25～0.30;而载荷为5 N时,最终的摩擦因数保持在0.20左右。相对于金属等熔点高的材料,PEEK复合材料具有较低的熔点、玻璃化转变温度和热导率,使其对热效应更加敏感。PEEK复合材料在温度升高时依次存在玻璃态、黏弹态、黏流态3种力学状态[7]。在滑动干摩擦条件下,载荷的改变等同于摩擦温度的改变,干摩擦开始时,摩擦副表面的温度快速上升,PEEK复合材料摩擦表面处于黏弹态向黏流态转变阶段,黏着和变形严重,因而摩擦因数上升较快,当材料表面处于黏流态时,摩擦因数主要受表层的黏滞性流动所控制,与载荷大小无关;且摩擦热效应也会加速PEEK复合材料转移到SiC陶瓷表面,转移膜的存在也影响了摩擦副之间的摩擦磨损性能[8]。文献[3]研究了PEEK复合材料与钢之间的干摩擦,也显示了相似的摩擦特性。

蒸馏水作为润滑介质时,不同载荷下SiC/PEEK摩擦副的摩擦因数随时间的变化曲线如图3所示,由图可知:水润滑条件下,摩擦因数受载荷影响很小,摩擦过程平稳,摩擦因数一直维持在0.06～0.07。分析认为:1)当蒸馏水作为润滑介质时,复合材料中的极性酮基官能团易吸附水并导致材料表层剪切强度降低,因此摩擦副的摩擦因数较小[9];2)PEEK复合材料吸附水后,更易形成边界润滑层,起到减小摩擦的作用;3)蒸馏水可作为冷却剂,使复合材料摩擦表面的温升减小,抑制摩擦表面黏流态的形成。因此,水润滑条件下载荷对摩擦因数影响不大。

【参考文献】：
期刊论文
[1]PEEK450-FC30与SiC陶瓷在海水润滑下的摩擦磨损特性研究[J]. 廖伍举,聂松林,李雷,张振华,袁劭华.  液压与气动. 2015(08)
[2]玻璃纤维增强聚醚醚酮复合材料在水润滑下的摩擦学性能[J]. 李恩重,徐滨士,王海斗,郭伟玲.  材料工程. 2014(03)
[3]炭纤维增强聚醚醚酮复合材料在水润滑下的摩擦学行为[J]. 贾均红,陈建敏,周惠娣,张定军,顾玉寰.  高分子材料科学与工程. 2005(02)



本文编号：3219436