Page 20 - 《摩擦学学报》2020年第4期

430 摩 擦 学 学 报 第 40 卷

100 100
90 90
80
80
Mass/% 70 Mass/% 70 1.5% PS

60 60 3.0% PS
MSNT 4.5% PS
50
50 Porous PI 6.0% PS
Porous PI/MSNT 7.5% PS
40
40
100 200 300 400 500 600 700 800 100 200 300 400 500 600 700 800
Temperature/℃ Temperature/℃
(a) (b)

Fig. 7 TGA results of (a) MSNT，pure porous PI film and porous PI/MSNT composite films and (b) liquid paraffin-containing
PI/MSNT composite films prepared with different PS (1.0%，3.0%，5.0%，7.0%，and 9.0%).
图 7 MSNT、多孔PI薄膜以及多孔PI/MSNT复合薄膜的热失重曲线(a)，不同百分含量的PS所制备的PI/MSNT复合
含油薄膜的热失重曲线(b)

从图8(b)可以看出，在常温和450 N的载荷下， 钢球磨损严重，而与PI/MSNT含油薄膜对摩的钢球也
PI/MSNT含油薄膜在经历了短暂的磨合期后摩擦系 出现了明显的磨痕，这主要是由于在摩擦初期的磨合
数稳定在0.12左右，而PI含油薄膜在450 N的高载荷下 阶段，PI基体中硬度较高的MSNT在薄膜表面形成突
随着摩擦时间的延长，PI含油薄膜发生塑性变形，液 起，此时在受到450 N正压力的同时，润滑油膜还未形
体石蜡油在摩擦接触面的供给不均匀，使得油膜被破 成，因而在对偶钢球表面留下了明显的犁沟. 随着摩
坏，当时间持续到400 s时，润滑失效. 擦时间的延长，接触面积增大，连续润滑油膜逐渐形
图9给出了两种含油薄膜相应的磨损表面形貌照 成，犁沟效应逐渐减弱并消失，摩擦系数开始下降并
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片. 从图9(a1)可以看出，在室温、450 N的载荷下，PI含 趋于稳定 .
油薄膜表面磨损严重，PI薄膜的大孔径导致孔隙内的 由图8(a)的试验结果可知，载荷对多孔含油薄膜
石蜡油容易流失，高载荷使薄膜的孔结构发生了改 的摩擦学性能影响显著，因此我们进一步将载荷对
变，产生明显的磨屑，黏着磨损增强，薄膜很快被磨 PI/MSNT含油薄膜的影响规律做了系统探究和分析，
穿，摩擦时间仅持续了400 s. 而图9(b1)中PI/MSNT含 不同载荷下PI/MSNT含油薄膜的摩擦系数变化曲线
油薄膜磨损表面光滑且磨痕较浅，在整个摩擦过程 如图10(a)所示. 可以看出，当载荷低于200 N时，薄膜
中，薄膜孔隙中的石蜡油缓慢释放，起到了长效润滑 与对偶钢球之间磨合期较长，200 N的正压力和积聚
的作用. 由图9(a2、a3)和图9(b2、b3)中相应的对偶钢球 的摩擦热不足以使空隙中的润滑油释放到摩擦界面
SEM照片和光学照片可以看出，与PI含油薄膜对摩的 并形成连续油膜，因此摩擦系数不稳定，且在摩擦的

0.30 0.4
Porous PI+liquid paraffin 600 Porous PI+liquid paraffin
Porous PI/MSNT+liquid paraffin Porous PI/MSNT+liquid paraffin
0.25 500 0.3
Friction coefficient 0.20 400 Load/N Friction coefficient 0.2

300
0.15
0.10 200 0.1
100
0.05 0 0.0
0 200 400 600 800 1 000 1 200 0 200 400 600 800 1 000 1 200
Time/s Time/s
(a) (b)

Fig. 8 Evolution of friction coefficient-time curves of two different films at room temperature under the loadss from 50 N to
550 N(a)，the friction coefficient-time curves of two different films under the load of 450 N at room temperature (b)
图 8 两种薄膜摩擦系数随载荷从50 N增加到550 N的变化曲线(a)，在常温和450 N载荷下两种薄膜摩擦
系数随时间的变化曲线(b)