影響摩擦系數(shù)的主要因素

1、影響摩擦系數(shù)的主要因素兩個(gè)物體之間的摩擦力與其法向壓力之比值為摩擦系數(shù)，有靜摩擦系數(shù)和動(dòng) 摩擦系數(shù)之分。同一摩擦副在相同條件下，靜摩擦系數(shù)大于動(dòng)摩擦系數(shù)。摩擦系 數(shù)的大小取決于摩擦種類、材料種類、摩擦面的粗糙度等條件，不同種類的摩擦 系數(shù)大致如下：十摩擦系數(shù)為0.1 0.8，邊界摩擦系數(shù)為0.05 一 0.1 ;液體摩擦系數(shù)為 0.001 一 0.1 ;滾珠摩擦系數(shù)為0.001 0.03，滾柱摩擦系數(shù)為0.002 0.07 影響摩擦系數(shù)的主要因素有： 1:材料的性質(zhì)相同金屆或互溶性加大的金屆摩擦副容易發(fā)生粘著現(xiàn)象，使摩擦系數(shù)增大。 不同金屆由于互溶性差，不易發(fā)生粘著，摩擦系數(shù)一般比較低。2:表

2、面膜的存在基建在空氣中總有一層氧化膜，可以使摩擦系數(shù)降低。3:速度和溫度的影響4:載荷的影響對大多數(shù)物質(zhì)來說，載荷的變化會直接影響到摩擦系數(shù)。5:振動(dòng)的影響6:光潔度的影響材料的摩擦系數(shù)與溫度摘 要：本文介紹了溫度變化對材料摩擦系數(shù)的影響，并分析了實(shí)際應(yīng)用中 對薄膜摩擦系數(shù)的實(shí)際檢測要求。關(guān)鍵詞：摩擦系數(shù)，溫度，粘滑1、摩擦系數(shù) 摩擦系數(shù)是對兩表面摩擦力的一種量度， 它表征了材料的摩擦行為。薄膜表面的摩擦系數(shù)取決于薄膜表面的粘著性（表面張力和結(jié)晶度）、添加劑（爽滑劑、顏料等）、以及表面拋光。在進(jìn)行以下操作工序時(shí)需要嚴(yán)格控 制材料的摩擦系數(shù)，如當(dāng)薄膜越過自由轉(zhuǎn)輾、袋成型、產(chǎn)品纏繞膜、以及包裝袋

3、及其它容器的堆放。除了材料的內(nèi)部可變因素能夠影響材料的摩擦系數(shù)，環(huán)境因素（如機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的速度、溫度、靜電積累、以及濕度）也能影響摩擦系數(shù)的試驗(yàn) 結(jié)果。2、 溫度對摩擦系數(shù)的影響高分子材料分子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變按照動(dòng)力學(xué) 的觀點(diǎn)稱作松弛。溫度升高時(shí)，一方面可提高各運(yùn)動(dòng)單元的熱運(yùn)動(dòng)能力， 另一方 面由于熱膨脹，分子間距離增加，即高聚物內(nèi)部的自由體積增加，這就增大了各 運(yùn)動(dòng)單元活動(dòng)空間，有利于分子運(yùn)動(dòng)，使松弛時(shí)間縮短，松弛過程加快。伴隨著高聚物的松弛，它的熱力學(xué)性質(zhì)、粘彈性能和其它物理性質(zhì)會發(fā)生急劇地改變。 而材料的摩擦系數(shù)作為最常用的一項(xiàng)力學(xué)指標(biāo)，同樣也受到了溫度升高的影響。 一般來講， 隨著環(huán)境溫度的

4、升高，材料表面的摩擦系數(shù)會有一定的變化，但變 化的大小因材料而異。從圖1可以看出試驗(yàn)溫度的升高明顯影響了材料的摩擦系數(shù)，但對于不同 的試樣，溫度的影響效果不同；而且對于同一試樣，隨溫度的上升，動(dòng)摩擦系數(shù) 的變化趨勢很可能也不同于靜摩擦系數(shù)。例如對于PC膜，靜摩擦系數(shù)隨溫度升 高的增長趨勢比較穩(wěn)定，但動(dòng)摩擦系數(shù)的變化趨勢的波動(dòng)就很大， 不過動(dòng)摩擦系 數(shù)的整體趨勢也是增長的。對于鋁箔復(fù)合膜，摩擦系數(shù)的增長趨勢就不如 PC膜, 而且其動(dòng)摩擦系數(shù)隨溫度的上升基本保持穩(wěn)定。 需要說明的一點(diǎn)是，在進(jìn)行74 C 以上的摩擦試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)過程中出現(xiàn)了明顯的粘滑現(xiàn)象，即滑動(dòng)現(xiàn)象 是不平穩(wěn) 的、間歇性的。4、實(shí)際要

5、求在實(shí)際包裝過程中的摩擦力常常既是拖動(dòng)力乂是阻力，因此 必須有效地控制摩擦系數(shù)的大小， 使它在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。自動(dòng)包裝用卷材，一般 要求內(nèi)層摩擦系數(shù)比較小，而外層摩擦系數(shù)適中。內(nèi)層摩擦系數(shù)不能過小，否則 有可能引起制袋成型時(shí)疊料不穩(wěn)定而產(chǎn)生錯(cuò)邊。外層摩擦系數(shù)太大會引起包裝過 程中阻力過大致使材料拉伸變形，太小可能乂會引起拖動(dòng)機(jī)構(gòu)打滑造成電眼跟蹤 和切斷定位不準(zhǔn)。內(nèi)層材料的開口劑和爽滑劑的含量以及薄膜的挺度、平滑度等因素都會影響復(fù)合膜摩擦系數(shù)的大小。在研究材料的摩擦系數(shù)時(shí)，應(yīng)特別注意溫 度對摩擦系數(shù)的影響。如之前所述，溫度不同會導(dǎo)致摩擦系數(shù)的顯著變化，需要 通過實(shí)際檢測獲得實(shí)測數(shù)據(jù)。某種材料的摩擦

6、系數(shù)可能會隨著溫度的變化出現(xiàn)明 顯的增長或減少，也可能保持了一定的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性。 考慮到生產(chǎn)線的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)溫 度往往不能很好的控制在室溫附近，因此不僅要測量包裝材料在常溫下的摩擦系 數(shù)，還應(yīng)考察在實(shí)際使用環(huán)境溫度下的摩擦系數(shù)。要完成這項(xiàng)試驗(yàn)，可以改變實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境溫度（當(dāng)所需溫度與室溫相差不大時(shí)還是可取的），也可以借助檢測 設(shè)備的自控溫功能，如Labthink FPT-F1就可以將試驗(yàn)溫度控制在室溫到99.9 C之間，方便試驗(yàn)操作。車制動(dòng)摩擦片的常見問題的分析！制動(dòng)摩擦片摩擦系數(shù)高低對制動(dòng)的影響？ 制動(dòng)摩擦片摩擦系數(shù)高低對制動(dòng)的影響？制動(dòng)摩擦片的摩擦系數(shù)過高或過低都會影響汽車的制動(dòng)性能。 尤其是汽車

7、在高速 行駛中需緊急制動(dòng)時(shí)，摩擦系數(shù)過低就會出現(xiàn)制動(dòng)不靈敏， 而摩擦系數(shù)過高就會 出現(xiàn)輪胎抱死現(xiàn)象，進(jìn)而造成車輛甩尾和打滑，對行車安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。按照國家標(biāo)準(zhǔn)，制動(dòng)摩擦片的適宜工作溫度為 100-35OC。但許多劣質(zhì)制動(dòng)摩擦 片在溫度達(dá)到250C時(shí)，其摩擦系數(shù)就會急劇下降，而此時(shí)制動(dòng)就會完全失靈。 一般來說，按照SAE標(biāo)準(zhǔn)，制動(dòng)摩擦片生產(chǎn)廠商都會選用 FF級額定系數(shù)，即摩 擦額定系數(shù)為0.350.45。制動(dòng)摩擦片的壽命與硬度的關(guān)系是怎樣的？制動(dòng)摩擦片的壽命與表面硬度并沒有一定的關(guān)系。但如果表面硬度高時(shí)，制動(dòng)摩擦片與制動(dòng)盤的實(shí)際接觸面積小， 往往會影響使用壽命。而影響制動(dòng)摩擦片壽命 的主要因素

8、包括硬度、強(qiáng)度、摩擦材料的磨損性等。一般情況下，前制動(dòng)摩擦片 的壽命為3萬km,后制動(dòng)摩擦片的使用壽命為12萬kmt制動(dòng)時(shí)為什么會產(chǎn)生抖動(dòng)現(xiàn)象？往往是由于制動(dòng)摩擦片或制動(dòng)盤的變形造成的，這與制動(dòng)摩擦片和制動(dòng)盤的材質(zhì)、加工精度及使用受熱變形有關(guān)，其主要原因有制動(dòng)盤厚薄不勻、制動(dòng)鼓的圓 度差、制動(dòng)摩擦片的不均勻磨損，以及熱變形和熱斑等。除此之外，制動(dòng)卡鉗的變形或安裝不當(dāng)，以及制動(dòng)摩擦片的摩擦系數(shù)不穩(wěn)定也 會引起制動(dòng)時(shí)抖動(dòng)。另外，如果制動(dòng)摩擦片在制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)頻率與懸掛系統(tǒng) 產(chǎn)生共振時(shí)，也會產(chǎn)生抖動(dòng)現(xiàn)象。 涉水后對制動(dòng)性能的影響？由于涉水后制動(dòng)摩擦片/蹄與制動(dòng)盤/鼓之間有一層水膜，減小了摩擦力，會

9、影響制動(dòng)效果，而且 制動(dòng)鼓內(nèi)的水也不容易散出。 對于盤式制動(dòng)器來說，這種涉水對于制動(dòng)效果帶 來的影響會低一些，因?yàn)楸P式制動(dòng)器的制動(dòng)摩擦片接觸面積小， 而且是暴露在外， 不會存留水滴。在車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)由于離心力的作用，制動(dòng)盤片上的水滴會很快散失， 只要涉水后猛踩幾腳制動(dòng)就會去除殘留的水層。但對于鼓式制動(dòng)器來說，在涉水后必須要邊走邊踩制動(dòng)，即邊踩油門邊踩制動(dòng)，連續(xù)幾次后可將制動(dòng)蹄與制動(dòng) 鼓之間的水份蒸發(fā)掉，進(jìn)而恢復(fù)制動(dòng)效果。為什么制動(dòng)時(shí)會產(chǎn)生噪聲？制動(dòng)時(shí)噪聲的產(chǎn)生主要是由于懸掛系統(tǒng)相關(guān)部件的共振或相互十涉引起的。但也存在由于制動(dòng)盤的材料使用不當(dāng)或變形，制動(dòng)摩擦片的硬度、孔隙率、摩擦特性 和壓縮特性不合

10、格，制動(dòng)摩擦片和制動(dòng)盤受潮生銹（只需制動(dòng)幾次即可恢復(fù)），制動(dòng)摩擦片配方中的金屆絲太硬，制動(dòng)摩擦片磨損程度報(bào)警，以及機(jī)械式制動(dòng)摩 擦片刮盤等原因引起的噪聲或尖叫。為什么新裝的制動(dòng)摩擦片有制動(dòng)偏軟的現(xiàn)象？在更換新的制動(dòng)摩擦片后可能會出現(xiàn)制動(dòng)偏軟的現(xiàn)象，其可能有原因有：制動(dòng)摩擦片安裝不符標(biāo)準(zhǔn)，制動(dòng)盤表面有污染而未活潔，制動(dòng)管路存在故障或制動(dòng)液不 足，制動(dòng)液壓缸內(nèi)排氣不徹底，制動(dòng)盤過度磨損且表面不平整，以及制動(dòng)摩擦片 質(zhì)量不合格。為什么會出現(xiàn)制動(dòng)遲滯現(xiàn)象？出現(xiàn)制動(dòng)遲滯的現(xiàn)象，可能原因有：制動(dòng)器回位彈簧失靈，制動(dòng)摩擦片與制動(dòng)盤 間隙不當(dāng)或裝配尺寸過緊，制動(dòng)摩擦片熱膨脹性能不合格，以及駐車制動(dòng)回位不制動(dòng)時(shí)

11、冒煙是為什么？制動(dòng)摩擦片中含有20%左右的有機(jī)物，溫度過高時(shí)會發(fā)生分解并冒煙，并在摩 擦片表面形成一層油狀物質(zhì)，影響制動(dòng)效果。而發(fā)生這種現(xiàn)象可能的原因有：在 下坡時(shí)頻繁制動(dòng)，引起溫度過高而冒煙；制動(dòng)摩擦片的配方中有機(jī)物含量不合格， 超標(biāo)。制動(dòng)摩擦片的背板為何會脫落？制動(dòng)摩擦片的背板脫落有兩種情況，一是背板與摩擦材料之間產(chǎn)生裂紋；二是摩 擦材料自身產(chǎn)生裂紋。而可能的原因有：背板的前期處理工藝差，摩擦材料的穩(wěn) 定性差，壓制工藝不合格，粘合劑質(zhì)量差，使用溫度過高，不正確的安裝、撞擊 和敲打。制動(dòng)摩擦片內(nèi)槽的作用？制動(dòng)摩擦片內(nèi)槽的作用有排放氣體，降低噪音并改變產(chǎn)品固有頻率，排出磨屑， 增強(qiáng)摩擦材料與背

12、板的粘合程度。做電磁閥耐高溫耐摩擦襯套極佳品質(zhì)，耐摩擦壽命比銅制襯套長2倍，并且不磨 損軸，摩擦系數(shù)?。?.05 ），磨損率低（10的負(fù)15次方），現(xiàn)在供貨量大！增強(qiáng)摩擦纖維的選用慧聰網(wǎng) 2006 年11月23日9時(shí)59分使用低碳鋼以及采取超聲波切削法生 產(chǎn)出的鋼纖維含油量低、表面活性好、 價(jià)格便宜，因此在半金屆基摩擦材料 中得到廣泛應(yīng)用。鋼纖維最顯著的特 點(diǎn)是導(dǎo)熱性能好。鋼纖維以其高導(dǎo)熱 性能使局部表面熱量迅速擴(kuò)散至內(nèi) 部，從而降低摩擦表面溫度，避免表 面溫度過高，防止樹脂基體團(tuán)熱分解 而導(dǎo)致材料磨損加劇，延長了制品的 使用壽命。但鋼纖維制成的摩擦材料 質(zhì)量大，容易銹蝕。用這種材料制成的離合

13、器面片銹蝕后導(dǎo)致粘連，影響換檔分離，并導(dǎo)致傳動(dòng)振動(dòng)和抖動(dòng)2。研究表明，加入一定量的鋅粉和氧化鈣等可以增強(qiáng)材料的防銹性能，而對摩擦性能無明顯影響；鋼纖維和礦物纖維及有機(jī)纖維混雜使用可以進(jìn)一步降低材料的密度 及改善制動(dòng)噪聲2 o目前，鋼纖維增強(qiáng)摩擦材料在我國多種汽車上進(jìn)行了應(yīng)用， 反映較好。2、玻璃纖維玻璃纖維作為代用增強(qiáng)纖維的研究時(shí)間較長，產(chǎn)品質(zhì)量比較穩(wěn)定，產(chǎn)量較大，價(jià)格也相對比較便宜。玻璃纖維屆丁無機(jī)硅酸鹽纖維，因而熱穩(wěn)定性較好。其表面 處理工藝也得到了廣泛的研究，研制出多種偶聯(lián)劑，與樹脂親和性較好，因此在 增強(qiáng)纖維摩擦材料中得到了一定的應(yīng)用。據(jù)國外報(bào)道，玻璃纖維增強(qiáng)的摩擦材料， 其摩擦磨損性

14、能良好3,但玻璃纖維增強(qiáng)材料對載荷、滑動(dòng)速度及制動(dòng)溫度等 固素反應(yīng)較敏感。在重載房速及高溫下，摩擦系數(shù)變化明顯，不穩(wěn)定 4。玻璃 纖維用作摩擦材料的增強(qiáng)纖維有一定的要求。玻璃纖維應(yīng)較柔軟，而含15-30 %氯化鉀的玻璃纖維可使莫氏強(qiáng)度下降，使玻璃纖維變軟，認(rèn)為 E玻璃纖維 可以使用1。雖然說玻璃纖維能夠運(yùn)用在摩擦材料的增強(qiáng)材料中，但玻璃纖維 有不足之處。硬度過高，磨損比石棉增強(qiáng)材料大；當(dāng)溫度超過800C時(shí)易形成玻璃珠，而玻璃珠莫氏硬度更高，材料磨損量會進(jìn)一步增加；玻璃纖維增強(qiáng) 材料的摩擦系數(shù)隨溫度有較大的變化，摩擦系數(shù)不穩(wěn)定。3、碳纖維碳纖維具有高比強(qiáng)度、高比模量、耐熱、耐磨、耐腐蝕及熱膨脹系

15、數(shù)較小等許多 優(yōu)點(diǎn)。碳纖維增強(qiáng)基體的（C/C）復(fù)合摩擦材料在航空航天工業(yè)中得到了廣泛應(yīng) 用。碳纖維增強(qiáng)基體的航空剎車用復(fù)合材料具有質(zhì)量輕、抗熱沖擊性好、摩擦系數(shù)穩(wěn)定、使用壽命長等特點(diǎn)，是新一代的航空剎車副9、10。目前，國際上大多數(shù)軍用和民用干線飛機(jī)采均用碳纖維增強(qiáng)基體的復(fù)合材料剎車副。但用作一般民用的摩擦材料還存在以下障礙；碳/碳復(fù)合材料制作工藝復(fù)雜成本很高，原 材料價(jià)格也較高，產(chǎn)量有限?，F(xiàn)有的碳纖維一股為長纖維，而應(yīng)用丁摩擦材料 中的增強(qiáng)纖維一般是2 5mm勺短纖維。這一點(diǎn)目前較難達(dá)到。碳纖維尤其是 高模量石墨纖維的表面是惰性的， 與樹脂的潤濕性、粘附性差，所以皮制備碳纖 維增強(qiáng)復(fù)合材料時(shí)

16、，須對碳纖維表面進(jìn)行處理，以提高碳纖維與樹脂間的粘附強(qiáng) 度。處理后碳纖維不但表面積增大，還能在表面生成活性基團(tuán)（如球基、?；?、 和羥基等），通過這些基團(tuán)使碳纖維與樹脂基體之間產(chǎn)生化學(xué)鍵，從而提高界面 強(qiáng)度。4、有機(jī)纖維芳綸（Kevlar）、聚丙烯纖維、聚乙烯纖維、聚酯纖維等可燃點(diǎn)高，高溫?zé)岱纸?不明顯，因而也可用作摩擦材料的增強(qiáng)纖維。有機(jī)纖維單獨(dú)作為增強(qiáng)纖維使用時(shí)， 一般都要經(jīng)過表面處理，通常是把天然或合成的有機(jī)纖維放在非電解的處理液 中，使纖維表面鍍上薄薄一層金屆1。經(jīng)過表面處理的有機(jī)纖維，既具有金屆 纖維的優(yōu)點(diǎn)，如導(dǎo)熱性好，耐磨等；乂具有非金屆纖維的特點(diǎn)，如密度小，韌性 好等。例如，較常用

17、的芳綸（Kevlar-49 ）特點(diǎn)是強(qiáng)韌性好，彈性模量高，密度 低，價(jià)格只相當(dāng)丁碳纖維的1/3,其不足之處是由它所制成的復(fù)合材料的耐壓強(qiáng) 度及彎曲疲勞握度不太好。研究表明，有機(jī)纖維可以提高材料摩擦性能的穩(wěn)定性， 明顯降低磨損量，對丁降低制動(dòng)噪聲也有明顯作用。但有機(jī)纖維在摩擦材料中的 應(yīng)用還存在價(jià)格、表面處理、分散工藝等問題，有待進(jìn)一步研究。5、礦物纖維礦物纖維取材廣泛，且價(jià)格低廉，也逐步引起人們的注意。用價(jià)格便宜的礦物纖 維取代石棉纖維將是摩擦材料研究的一個(gè)重要課題。礦物纖維也存在以下缺陷：一般合結(jié)晶水，局溫制動(dòng)時(shí)易脫水，材料性能不太穩(wěn)定；質(zhì)量不穩(wěn)定；廣品質(zhì) 量受產(chǎn)地、產(chǎn)時(shí)的影響較大。如果選擇

18、產(chǎn)量大、品位高的礦物纖維，調(diào)整摩擦材 料配方后可取得較好效果。PTFEfi合材料高溫摩擦磨損性能研究鄧聯(lián)勇范活彭兵王勇（廣州機(jī)械科學(xué)研究院廣東廣州510700）摘要：研究了高溫條件下不同填料填充的 PTFEfi合材料的摩擦磨損性能，并與常溫下的摩擦磨損性能進(jìn)行了比較.結(jié)果表明宵銅粉，纖維填充的復(fù)合材料在高溫下表現(xiàn)出與常溫相反的摩擦磨損規(guī)律;碳類填充復(fù)合材料在不同溫度下則表現(xiàn)出較為穩(wěn)定的規(guī)律；特種塑料改性的PTFEfi合材料,具有極好的綜合性能.關(guān)鍵詞:PTFE;復(fù)合材料;摩擦磨損中圖分類號:TH11711文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號：0254-0150（2008）8-098-4Researchon

19、TribologicalBehaviorsofPTFEComposites atHighTemperatureDengLianyong FanQing PengBing WangYong (GuangzhouMechanicalEngineeringResearchInstitute,GuangzhouGuangdong51 0700,China) Abstract:ThetribologicalbehaviorsofPTFEcompositesathightemperaturewas studiedandcomparedwiththoseat normaltemperature.Itisin

20、dicatedthatthecompositesfilledwithbronzepowde rorfibersshowdifferentfrictionandwear propertiesatnormalandhightemperature,thecompositesfilledwithcarbolicf illershavestabletribologicalbehaviorwhen temperaturechanges.Thecompositesfilledwithspecialplastichavebestcompr ehensiveperformance.Keywords:PTFE;c

21、omposites;frictionandwear聚四氟乙烯(PTFE)是一種性能優(yōu)異的固體自 潤滑材料1-2,具有極低的摩擦因數(shù)，良好的化學(xué)穩(wěn) 定性及熱穩(wěn)定性，廣泛應(yīng)用于各行各業(yè).但純PTFE 的硬度低,耐磨性較差，機(jī)械強(qiáng)度低，在外力作用下 有較大的粘彈性變形，易蠕變等3-6,這些缺點(diǎn)限制 了 PTFE的應(yīng)用.為了彌補(bǔ)PTFE物理性能上的不足， 需要用不同填料與PTFE®行復(fù)合,改善其硬度，耐 磨耗性，蠕變性,熱傳導(dǎo)性等，從而獲得綜合性能良 好的復(fù)合材料.目前，國內(nèi)外對PTFEfi合材料的力 學(xué)性能及常溫摩擦磨損性能報(bào)導(dǎo)較多，但對高溫下摩 擦磨損性能鮮見有報(bào)導(dǎo).PTFE的實(shí)際使用性

22、能以及最終壽命受到很多因 素的影響，如產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，機(jī)加工精度，使用的環(huán)境 (如壓力，溫度，介質(zhì)等)等.另外，材料本身性能 也影響最終使用性能.使用PTFEfi合材料時(shí)，材料 的摩擦性能，耐磨性能,耐壓性能是材料設(shè)計(jì)時(shí)要首 先考慮的因素.PTFE雖然是耐熱性的高聚物，但仍 會出現(xiàn)高溫軟化等高分子固有的特性，使得摩擦機(jī)制 較為復(fù)雜,而添加填料后，使得高溫下的摩擦磨損性 能更為復(fù)雜.常溫下的摩擦磨損性能，并不能完全真 實(shí)地反映其高溫下性能以及實(shí)際使用的性能.因此采 用常溫摩擦磨損實(shí)驗(yàn)結(jié)果與SRVW溫實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行 比較分析，更能揭示PTFEfi合材料不同溫度下的性 能差異.本文作者用炭類填料，宵銅粉,

23、玻璃纖維以及聚酰業(yè)胺(PI),聚苯酯(EKONOL#對PTFE1行改性,并模擬無油往復(fù)式壓縮機(jī)工作環(huán)境，研究了各 種復(fù)合材料的高溫摩擦磨損.1實(shí)驗(yàn)與測試111原材料及樣品制備實(shí)驗(yàn)所用的聚四氟乙烯原料為日本大金生產(chǎn)，其它原料均為市購.實(shí)驗(yàn)所用的聚四氟乙烯復(fù)合材料的制備工藝為：混料壓制燒結(jié)機(jī)加工砂紙打磨.實(shí)驗(yàn)所用的聚四氟乙烯復(fù)合材料配方見表1.表1 PTFE復(fù)合材料配方Tablel PTFEcompositesformula編號配方1#PTFE+PI碳類填料2#PTFE+PI碳類填料+特種纖維3#PTFE+PI+EKONOL4#PTFE銅粉+玻璃纖維5#(521#,522#,523#)PTFE+碳

24、類填料(中等填充量)6#PTFE碳類填料(高填充量)7#(721#,722#)PTFE+宵銅粉8#(918)PTFE+玻璃纖維+特種纖維注：復(fù)合材料521#,522#,523#的填料含量依次增加，為國外產(chǎn)品；復(fù)合材料721#,722#分別為國外兩家著名公司產(chǎn)品.112測試儀器及測試條件在每次試驗(yàn)前，將樣品及對偶表面用丙酮棉球擦洗十凈，并在空氣中晾十.11211 MM220醉擦磨損測試實(shí)驗(yàn)所用的MM220啤擦磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)為宣化材料實(shí)驗(yàn)機(jī)廠生產(chǎn).其測試條件為：摩擦副:45#鋼環(huán)；接觸方式:面接觸；運(yùn)動(dòng)方式：旋轉(zhuǎn)式滑動(dòng)摩擦；測試速度:0142m/s;測試溫度：常溫；測試時(shí)間：60min.磨損量以試驗(yàn)后

25、樣品表面的磨痕寬度表征.摩擦因數(shù)按下式計(jì)算：小=M/(FR)式中:M為摩擦力矩(N m);F為載荷(N);R為對磨環(huán)的半徑(m).磨損率按照下面公式計(jì)算5:Ws圣 V/(pL) V 14bh/3h=R-(R2-b2/4)015式中:R為對偶環(huán)半徑(mm);b為磨痕寬度(mm),磨痕寬度用精度為0101mm勺讀數(shù)顯微鏡測得； V為磨損體積(mm3);p為載荷(N);L為滑行距離(m).11212 SRV高溫摩擦磨損測試實(shí)驗(yàn)所用的SRV2IV型高溫摩擦磨損儀為德國Optimol公司生產(chǎn).其測試條件為：摩擦副：灰鐵(HT200);接觸方式:面接觸；運(yùn)動(dòng)方式：往復(fù)滑動(dòng)摩擦；測試壓力:500N(517M

26、Pa);測試頻率：60Hz;行程:1500 11 m;測試溫度:180 C ;測試時(shí)間：60min.磨損量為樣品表面磨損深度(精確到011 m), 摩擦因數(shù)和磨損量均有計(jì)算機(jī)自動(dòng)給出.2結(jié)果與討論211常溫摩擦磨損性能表2為各種PTFEfi合材料的常溫摩擦磨損測試結(jié)果.可以看出，幾乎所有填料均可大大降低PTFE 復(fù)合材料的磨損，極大地提高PTFEfi合材料的耐磨 性，但卻不同程度上使得PTFEfi合材料的摩擦因數(shù) 增大.填料的加入能提高PTFE的耐磨性能，是因?yàn)樘?料的剛性大，比PTFE更為耐磨,主要是以下3種機(jī) 制或它們共同作用的結(jié)果.由于填料顆粒具有較高的強(qiáng)度和剛度，填料優(yōu)先承受外界負(fù)荷，

27、降低PTFE本 體所受到的作用力，起到了支持負(fù)荷的作用，同時(shí)在正壓力的作用下，部分填料顆 粒被重新嵌入PTFE®體中，減少了 PTFEfi接磨損和從表面抽出的機(jī)會，因而可以 提高耐磨性能，如4#，7#復(fù)合材料. 填料在PTFE內(nèi)部形成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)或網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對PTFE產(chǎn)生了束縛作用，可以阻 止PTFE的形變位錯(cuò)和分子鏈的運(yùn)動(dòng)，從而提高耐磨性.如4#，8#配方中由于纖維 類填料存在，對于機(jī)械混合的試樣來說，其中纖維的排列是雜亂無序的，在PTFE 基體中形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，有效地減少PTFE的抽出.因而纖維類的減磨效果最佳，但 纖維類填料會導(dǎo)致摩擦因數(shù)上升較大，且容易磨損金屆對偶件.(3) 對轉(zhuǎn)移

28、膜的影響.金屆填料促進(jìn)了 PTFE復(fù)合材料向?qū)ε急砻娴霓D(zhuǎn)移，并增強(qiáng) 了轉(zhuǎn)移膜與對偶表面間的粘附，使得轉(zhuǎn)移膜更穩(wěn)定地存在，從而大大降低復(fù)合材 料的磨損現(xiàn)象.5#，6#碳類填料中的石墨則由于本身層狀結(jié)構(gòu)，具有自潤滑效果.隨著摩擦作用的進(jìn)行，石墨也逐漸在摩擦表面形成潤滑膜，由于石墨潤滑膜存在， 并與PTFEE英協(xié)同作用，因而可以減少磨損.由于PTFEft石墨都具有優(yōu)良的自潤滑 作用，因而添加有石墨的PTFE擦因數(shù)一般較低，但單純石墨填充的PTFES合材 料磨損性能較差，且不宜在高負(fù)荷條件下應(yīng)用.從表2結(jié)果來看，常溫下填充各種填料的PTFEfi合材料的磨損性能差異不大(PI 和PTFE復(fù)合材料較好)，

29、除了填料本身的特性外(不同填料適用于不同的氣余)， 各種復(fù)合材料未能顯現(xiàn)更突出的優(yōu)勢，似乎可以互相代替使用.但對于PTFEfi合 材料而言，其更多應(yīng)用于溫度較高場合.如壓縮機(jī)中由于高992008年第8期鄧聯(lián) 勇等:PTFE復(fù)合材料高溫摩擦磨損性能研究速運(yùn)動(dòng)以及氣體的壓縮，使材料所處的環(huán)境溫度超過150C甚至達(dá)到200C .高溫下復(fù)合材料發(fā)生的變化 要更為復(fù)雜，常溫和高溫下摩擦磨損行為并不能完全等同，因此有必要研究PTFEM合材料的高溫摩擦磨 損性能.212高溫摩擦磨損性能高溫180 C時(shí)所研究的幾種復(fù)合材料的摩擦磨損 性能如表3所示.由于測試環(huán)境溫度為180C ,再加 上PTFE與金屆接觸產(chǎn)生

30、相對運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦生熱,摩 擦接觸點(diǎn)處溫度會繼續(xù)升高.PTFE雖然具有極大的 熱穩(wěn)定性和化學(xué)惰性，高的溫度不會增加它的化學(xué)活 性，但會減弱分子間的范德華引力，導(dǎo)致分子間內(nèi)聚 能下降,表面接觸區(qū)域附近材料抗剪切強(qiáng)度下降，加 劇PTFE的磨損.因此高溫下的磨損機(jī)制更為復(fù)雜， 不僅涉及到填料的耐磨性的增強(qiáng)，也涉及到填料的導(dǎo) 熱性能以及高溫下填料與PTFE的相容性.表3高溫下PTFEg合材料摩擦磨損性能注:最終磨痕深度包括了材料受壓變形量和磨損量，真實(shí)地反 映了材料在一定壓力，經(jīng)過磨損后與材料表面產(chǎn)生的位移；相 對磨損量，指的是不包括壓縮變形的磨損深度，單純地反映了 材料的耐磨性能.21211普通填料填

31、充PTFEM合材料如圖1所示，為PTFE填充宵銅粉，玻璃纖維， 碳類填料等的摩擦磨損性能.從圖中可看出，3種高 宵銅粉填充的材料7#，721#，722#與其它復(fù)合材料高 溫摩擦磨損性能差異極大.7#，721#，722#不僅磨損 量，摩擦因數(shù)很大且隨著對磨的進(jìn)行呈上升趨勢.分 析其原因，是由于金屆粉末本身就與PTFE的相容性 不好，再加之填充量高，在高溫下PTFEM變軟，無 法包含更多填料，隨著摩擦的進(jìn)行，填料不斷從基體 脫落出來，乂被擠壓進(jìn)入基體，表面的摩擦形式不斷 發(fā)生變化，這也是加入金屆填料的PTFEM合材料的 摩擦曲線有相對較大波動(dòng)的原因.同時(shí)由于金屆顆粒 在材料表面的存在形成磨粒磨損，

32、加劇了復(fù)合材料的 磨損.其中7#®合材料為廣州機(jī)械科學(xué)研究院密封 研究所研制的產(chǎn)品，由于加入了固體潤滑材料，摩擦 因數(shù)和磨損量在三者中相對較低.因此對于金屆填充 的PTFEfi合材料高溫摩擦磨損性能需要更進(jìn)一步研 究.與金屆填充的復(fù)合材料不同的是，玻璃纖維填充 以及碳類填充的PTFEM合材料高溫磨損性能表現(xiàn)較 為優(yōu)異.4#材料由宵銅粉和玻璃纖維填充，一般來說 由于纖維的加入會提高耐磨性，同時(shí)也會增加摩擦因 數(shù)，但是經(jīng)過在180C溫度下多次重復(fù)性測試，4#材 料卻具有較低的摩擦因數(shù)和磨損量.低的磨損量是由 于纖維起到支撐骨架，形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對PTFE大分 子有束縛作用，阻止PTFE的帶

33、狀結(jié)構(gòu)的大面積破 壞，但高溫下具有低的摩擦因數(shù)的機(jī)制尚不活楚，這也是以后重點(diǎn)研究的方向之一.同樣地，含有碳類填料PTFEM合材料具有良好高溫摩擦磨損性能，這與碳類填料 本身與PTFE有良好的相容性有關(guān)，即使在高溫下此類填料的相容性也遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝過 其它類填料.由于碳類填料價(jià)格便宜,導(dǎo)熱性,耐磨性好,且與PTFE共混容易分散, 只要經(jīng)過不同碳類填料的調(diào)配，優(yōu)化,可制得高溫摩擦磨損性能優(yōu)良的復(fù)合材料. 圖2為國外某知名公司和廣州機(jī)械科學(xué)研究院密封研究所研制的填充碳類復(fù)合 材料的摩擦磨損性能對比.可以看出，隨著填料含量增加，復(fù)合材料的摩擦因數(shù)依 次增大，相對磨損量也依次增大(見表3),尤其是高填充量的復(fù)合

34、材料更是如此 (但高填充量的復(fù)合材料抗壓能力強(qiáng)，適合壓力較高的場合).8#材料雖然摩擦因 數(shù)較高，但摩擦曲線平穩(wěn)(而國外同類產(chǎn)品523#摩擦曲線則呈上升趨勢).碳類填 充的復(fù)合材料不僅與填料本身特性有關(guān)，同時(shí)也與各組分的配比有關(guān)，只要選擇 合理的材料和配比，優(yōu)化生產(chǎn)加工工藝，中等填充量碳類也能獲得摩擦和磨損綜 合性能優(yōu)異的材料，如5#料.21212特種塑料填充PTFEg合材料復(fù)合材料中所 使用的特種塑料(PI,EKONOL聞為芳香族高結(jié)晶聚合物，具有優(yōu)良的摩擦性能，耐 磨損且對金屆對磨件幾乎沒有任何磨蝕作用，同時(shí)乂具有一定的自潤滑性能，可在性能上與PTFES補(bǔ)，克服PTFE的易蠕變，不耐磨等缺陷.如圖3所示,1#和3#料，與綜合性能較好的碳類填充5#材料相比，在高溫下顯示 出穩(wěn)定且較低的摩擦因數(shù)，這是因?yàn)闆]有添加填料或者填料較少的原因.由于PTFE和特種塑料本身就具有自潤滑性能，因而復(fù)合材料的摩擦因數(shù)較低.此外， 特種塑料自身耐磨以及耐高溫性能更優(yōu)于 PTFE,因而復(fù)合材料的耐磨性(相對磨 損量)也相對較好，見圖3(a).圖3(