纳米填料增强UHMWPE–橡胶水润滑摩擦学性能

• 作者: 杨东亚 田松 任俊芬 王宏刚 高贵 陈生圣 李伟涛
• 来源期刊: 工程科学与技术
• 关键词: 水润滑轴承 超高分子量聚乙烯 黏—滑现象
• 年，卷（期）: 2021,（5）
• 所属期刊栏目: 化学工程与材料工程|CHEMICAL ENGINEERING & MATERIAL ENGINEERING
• 页码范围: 191-198,206
• 页数: 9页
• 分类号: TH117.1
• 语种: 中文
• DOI: 10.15961/j.jsuese.202001141

摘要

为了研究水润滑条件下试验载荷和速度对纳米磷化硅填料(Nano–SiC)改性超高分子量聚乙烯(UHMWPE)–橡胶复合材料摩擦学性能的影响,通过高温混炼、热压成型制备Nano–SiC辅以聚四氟乙烯(PTFE)填充改性UHMWPE–橡胶复合材料;采用MRH–3型环–块摩擦试验机探究4种不同载荷条件下复合材料的摩擦磨损性能,采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和非接触光学3维轮廓仪对试样微观磨损表面形貌分析,从微观层面探究改性复合材料的摩擦机理.试验结果表明:在定载变速条件下,速度由0.005 m/s升到0.541 m/s时,改性复合材料的动、静摩擦系数均呈现大幅下降趋势,摩擦系数波动归于平稳,黏–滑现象逐渐减弱直至消失.试验载荷和纳米粒子含量的变化与试样摩擦磨损程度呈负相关:在水润滑条件下,随着纳米粒子含量增加,摩擦系数与磨损率均出现明显降低,填充比例5％的复合材料摩擦学性能最佳,摩擦系数整体较UHMWPE–橡胶材料降低35％,磨损率降低46.6％,磨损表面形貌也随之发生改变;随着载荷的增加,复合材料的磨损率从1.25×10–6 mm3/(N·m)降至0.40×10–6 mm3/(N·m).Nano–SiC的含量与工况载荷压力对摩擦磨损均存在一定影响,即填充适量Nano–SiC的UHMWPE–橡胶复合材料能减轻黏–滑现象,与一定工况压力下的对偶钢环组成的摩擦配副能有效改善摩擦性能,有利于减小水润滑轴承的磨损,增强传动系统服役寿命.