聚酰亞胺摩擦副水潤滑摩擦學(xué)特性研究.pdf

1、水液壓技術(shù)以其不易燃燒、綠色環(huán)保等優(yōu)勢，在液壓傳動與控制領(lǐng)域扮演著越來越重要的角色，然而其基礎(chǔ)研究還不夠完善，水壓元件摩擦副的摩擦學(xué)性能研究就是其中一個重要課題。
　　聚酰亞胺（PI）高分子材料以其優(yōu)異的力學(xué)性能、自潤滑性能及加工性能，尤其是耐高溫性能，在摩擦學(xué)領(lǐng)域表現(xiàn)出巨大的潛力。目前，雖然在干摩擦條件下對其摩擦學(xué)性能有了一定研究，但在水潤滑條件下的研究還十分欠缺。本文從PI的改性材料配比、對偶材料、工藝方法、摩擦副結(jié)構(gòu)等方面入

2、手，研究多種因素對PI摩擦副在流動、浸泡水潤滑條件下的摩擦學(xué)性能的影響。
　　本文使用聚四氟乙烯（PTFE）、石墨（Gr）、碳纖維（CF）等材料對PI進行填充改性，并以淬火處理17Cr16Ni2、滲氮處理17Cr16Ni2、固溶時效處理17-4PH作為金屬對偶材料，采用 MMU-10F型摩擦磨損實驗機在水潤滑條件下對其展開摩擦學(xué)實驗研究，摩擦副的接觸類型為環(huán)-環(huán)面接觸。篩選實驗表明，在水潤滑條件下，PTFE對PI材料的摩擦學(xué)性能改

3、善并不明顯，而Gr雖然提高了PI材料的摩擦性能，但對其磨損性能改善效果有限，CF對改性PI的摩擦磨損性能均有明顯提高。交叉實驗表明，30％CF改性PI與滲氮處理17Cr16Ni2不銹鋼配對在所有的PI摩擦副試件中摩擦學(xué)性能最好。壓模成型和注塑成型兩種成型工藝對摩擦副的摩擦學(xué)性能影響不大。使用環(huán)境電子掃描顯微鏡對試樣表面的微觀形貌進行了分析，發(fā)現(xiàn)與淬火處理17Cr16Ni2配對30%CF改性PI的磨損機理為磨粒磨損造成的擠壓剝落，15%C

4、F+15%改性PI的磨損機理為黏著磨損造成的層狀剝落。
　　為了提高PI摩擦副的散熱性能，本文設(shè)計了三種低溫?zé)崞胶饨Y(jié)構(gòu)，并對其進行有限元分析。理論分析表明，設(shè)計3個槽的低溫?zé)崞胶饨Y(jié)構(gòu)散熱性能最好，該結(jié)論也得到了實驗驗證。將設(shè)計有不同結(jié)構(gòu)的摩擦副進行摩擦學(xué)實驗發(fā)現(xiàn)，相較于原試樣，采用低溫?zé)崞胶饨Y(jié)構(gòu)后，摩擦副運行更加穩(wěn)定，摩擦系數(shù)和磨損率都比較小，這是因為低溫?zé)崞胶饨Y(jié)構(gòu)提高了摩擦副的散熱性能，并有助于磨屑的快速排出，避免了三體磨粒磨損