固體自潤滑織物襯墊復(fù)合材料的設(shè)計及摩擦性能研究.pdf

1、隨著先進(jìn)工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，更多復(fù)雜、惡劣的工作環(huán)境對軸承的性能提出了更為嚴(yán)苛的要求，傳統(tǒng)的采用滾珠和潤滑油形式潤滑的軸承已經(jīng)不能適用于如高速、重載、高溫、強(qiáng)化學(xué)腐蝕等特殊環(huán)境。自潤滑軸承具有潤滑性好、維修方便、結(jié)構(gòu)緊湊、耐高溫、耐腐蝕、安全可靠性強(qiáng)、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，從自潤滑材料的摩擦機(jī)理出發(fā)，研制可以適用于民用飛機(jī)、汽車、大型機(jī)械等更多特殊工作環(huán)境的自潤滑軸承，對推動自潤滑織物襯墊復(fù)合材料的改良和應(yīng)用具有重要意義。
　　本文以聚四氟乙

2、烯（PTFE）纖維、芳綸1313（Nomex）纖維、PTFE/Nomex合股紗等為原料，采用機(jī)織形式織造出襯墊織物，經(jīng)過表面處理、上膠處理、固化處理制備成襯墊復(fù)合材料。采用多功能摩擦磨損試驗機(jī)測試其摩擦系數(shù)和磨損量，研究織物結(jié)構(gòu)對復(fù)合材料的摩擦性能的影響。主要研究內(nèi)容與所取成效如下：
　　1）在試驗材料、材料配比以及試驗條件相同的情況下，隨著經(jīng)緯紗密度在可織造范圍內(nèi)的提高，襯墊復(fù)合材料的摩擦系數(shù)和磨損量都會逐漸降低，表明在可織造范

3、圍內(nèi)經(jīng)緯紗密度越大，襯墊復(fù)合材料的自潤滑性能越好，耐磨性能也會明顯提高。
　　2）通過平紋和4枚破斜紋的摩擦磨損試驗可知，PTFE的潤滑性能很好，但是耐磨性能差，并不適合單獨(dú)作為經(jīng)紗使用，采用Nomex/PTFE合股紗為經(jīng)紗，Nomex為緯紗時襯墊試樣的摩擦系數(shù)由0.0983增加到0.1257，但磨損量卻由0.096mm大幅度減少到0.04mm，表現(xiàn)出來極其優(yōu)良的潤滑、耐磨性能。
　　3）設(shè)計4枚破斜紋、平紋、1/3斜紋、2

4、/2斜紋、8枚3飛緞紋、雙層結(jié)接組織6種組織結(jié)構(gòu)來研究織物組織結(jié)構(gòu)對織物襯墊復(fù)合材料摩擦磨損性能的影響。通過測試發(fā)現(xiàn)1/3斜紋既具有最低的摩擦系數(shù)，達(dá)到0.1026，磨損量也低至0.024mm，綜合摩擦性能最優(yōu)異；8枚3飛緞紋組織的摩擦系數(shù)和磨損量分別為0.1311和0.052mm，摩擦性能最差。采用濕熱試驗研究襯墊試樣的耐濕熱環(huán)境能力，研究發(fā)現(xiàn)采用1/3斜紋組織的襯墊試樣吸濕量最小，質(zhì)量由1.0444g增加到1.0456g，吸濕速率也

5、較快，表明具有較強(qiáng)的耐濕熱氣候性能。其中襯墊織物的組織結(jié)構(gòu)對復(fù)合材料的摩擦性能的影響是研究重點(diǎn)。
　　4）設(shè)置純PTFE材料與純Nomex材料的空白對比試驗，探討PTFE潤滑轉(zhuǎn)移膜對復(fù)合材料的摩擦磨損性能的影響，研究表明：在Nomex材料區(qū)域形成了明顯的月牙型磨痕，證明了PTFE材料在摩擦過程中確實會形成潤滑轉(zhuǎn)移膜，而且轉(zhuǎn)移膜轉(zhuǎn)移到Nomex材料上后會減輕其磨損程度。采用掃描電鏡（SEM）分析摩損區(qū)域，研究復(fù)合材料的摩擦磨損機(jī)理。

6、發(fā)現(xiàn)PTFE材料磨損區(qū)域并沒有明顯的纖維斷頭或因摩擦而被擠出的單根纖維，磨損區(qū)域呈現(xiàn)近于平面的狀態(tài)，而在磨痕的兩側(cè)有明顯被擠壓出來的堆積物，這表明PTFE材料在受到摩擦剪切力是發(fā)生了蠕變與滑移。而且在Nomex材料磨損區(qū)域的Nomex纖維上也出現(xiàn)了層狀的PTFE材料，進(jìn)一步表明了PTFE轉(zhuǎn)移膜牢固的黏附到了Nomex纖維的表面。對比Nomex材料的不同磨損區(qū)域發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Nomex纖維表面黏附PTFE轉(zhuǎn)移膜時，其磨損情況明顯減輕，表面較平整