Page 206 - 《摩擦学学报》2021年第6期

第 6 期 张立强, 等: 钢-聚四氟乙烯摩擦界面的摩擦起电行为 991

0.25 (c)
(a) 0.25
Friction coefficient 0.25

0.25
0.25
0.25
0 500 1 000 1 500 2 000 2 500 3 000 3 500 200 μm
Time/s
(b) 1 000 (d)
Surface potential/V −500 0
500

−1 000
−1 500
0 500 1 000 1 500 2 000 2 500 3 000 3 500 200 μm
Time/s
(e) (f) (g)

1 mm 100 μm 100 μm

Fig. 7 (a) Friction coefficient and (b) surface potential of PTFE during friction between steel sheet and PTFE; (c) Optical photograph
of the transferred PTFE film on steel sheet surface; (d) Optical photograph of transferred PTFE film taken in filter mode;
(e) The overall picture of the transferred PTFE on the steel friction pair; (f) The partial SEM image of the transferred PTFE;
(g) The corresponding F element distribution image. The load used is 5 N and the sliding speed is 3.32 cm/s
图 7 钢片-PTFE摩擦时的(a)摩擦系数和 (b)PTFE的表面电势；(c)钢片表面转移的PTFE的光学照片；(d)滤光模式下拍摄的转
移的PTFE的光学照片；(e)PTFE转移的钢片摩擦副的光学图像；(f)转移的PTFE局部SEM图像；(g)对应的F元素
分布的图像. 所使用的载荷为5 N，转速为3.32 cm/s

表 1 载荷、接触面积、接触面积与载荷的比值的对比 虽然摩擦系数具有变小的趋势，但是载荷的增大导致
Table 1 Comparison of load, contact area, ratio of contact 摩擦力增大，所以在低载荷范围主要是反转时间导致
area to load
的位移增大起到了主要贡献，而在高载荷的范围内主

−8 2 −8 −1
Load/N Area/(10 m ) Ratio of contact area to load/(10 Pa )
要是摩擦的增大导致的摩擦功变大，最终导致在5 N
1 7.64 7.64
2 12.12 6.06 的载荷下使材料具有最低的摩擦功损耗.
3 22.32 4.46
另外，摩擦速度的变化也会引起表面电势反演时
4 30.54 3.82
5 35.44 3.54 间以及摩擦系数进入稳定阶段时间的改变. 如图9(a)
所示，在较低的0.89 cm/s的转速时，摩擦系数约为
向演化. 其次，PTFE在摩擦过程中产生的磨屑在钢- 0.07. 随着摩擦速度的增加，摩擦系数表现出了逐渐变
PTFE摩擦界面的夹角迅速地积累并且黏附在钢球表 大的趋势，在8.90 cm/s的转速时，摩擦系数达到了
面，也会减小PTFE表面电势开始反向变化的时间. 如 0.15左右. 摩擦速度引起的钢-PTFE的摩擦系数增大

[44]
图8(c)所示，在不同载荷下，通过在PTFE摩擦极性反 可以归因于摩擦界面的温度上升 . 另一方面，图9(b)
演前所做摩擦功的对比可以得知，摩擦功的大小与其 展示了高的摩擦速度会导致PTFE表面更快地从初始
反转时间没有表现出单调的变化对应趋势. 这是因为 的带负电的表面反向演化. 在较低的0.89 cm/s的速度