Page 137 - 《摩擦学学报》2021年第2期

282 摩 擦 学 学 报 第 41 卷

而降低，磨损率随载荷的增加而持续上升. 出，导致复合材料平均摩擦系数和磨损率的上升. 与
[28]
Qiu等 对PTFE/芳纶织物衬垫施加不同的阶跃 此同时，复合材料结构的破坏导致转移膜的性能变得
负载，同时保证试验期间载荷平均值一致的条件下， 不稳定，使得复合材料摩擦系数的波动变得更大.
[30]
考察载荷比对织物衬垫摩擦学性能的影响. 结果表 Ren等 研究了PTFE/Nomex酚醛树脂基复合材料的
明：随着载荷比的增加，负载的波动加大，导致稳定的 摩擦系数和磨损率随滑动速度的变化规律，结果显示
PTFE转移膜不易在对偶表面生成，降低了织物衬垫 复合材料的摩擦系数和磨损率随滑动速度的增加先
抵抗磨损的能力，加速了衬垫的磨损. 与此同时，随着 呈现出1个最低值，而后逐渐增加. 在较低滑动速度条
载荷比的加大，最大应用载荷增加，进一步加剧了织 件下，织物复合材料的主要磨损机理是疲劳磨损和黏
物衬垫的磨损，如图2所示. 着磨损. 随着滑动速度的增加，摩擦界面处的温度上

1.2 滑动速度 升到一定值，使得树脂黏附剂软化，复合材料的磨损
滑动速度对聚合物复合材料摩擦学性能的影响 面在摩擦过程中被对偶抛光，促使复合材料的摩擦系
主要可以归结为滑动界面处温度的影响. 滑动速度的 数和磨损率呈现出一定程度的下降. 然而，滑动速度
增加极大地加剧了摩擦界面处摩擦热的生成，加之聚 的进一步增加导致过量的摩擦热在滑动界面处累积，
合物自身为热的不良导体，使得摩擦界面处的温度急 诱使树脂黏附剂分解以及复合材料机械性能、抗磨性
速攀升，导致聚合物基体软化、降解，进而产生严重磨 能的大幅下降，如图3所示.

损. Liu等 [29] 研究了PTFE/Kevlar酚醛-环氧 (6:4) 混合 1.3 环境温度
树脂基复合材料摩擦学性能随滑动速度的变化，发现 温度对织物衬垫摩擦磨损性能的影响相较于滑
复合材料的摩擦系数和磨损率均随滑动速度的增加 动速度的影响更加直接和剧烈. 随着温度的逐步上
而呈现上升的趋势. 通过观察磨损表面形貌可以看 升，聚合物基体的状态由无定形的玻璃态转变为高弹
出，随着滑动速度增加，复合材料的结构遭到明显的 态，随后进入黏流态，导致聚合物基体失去承载能力，
[31]
破坏，PTFE纤维逐渐耗尽，Kevlar增强纤维断裂、拔 织物衬垫材料的摩擦学性能也因此受到严重的影响 .

(a) (b) 160
140
120
Wear loss/μm 80 1.0 1.86
F max 100 1.5 2.33

60
40 1 Hz
F min 2 Hz
20
3 Hz
0
0 T/2 T 3T/2 2T 5T/2 3T 1.0 1.5 2.0 2.5
Load ratio
(c) (d) 160
2.33
140
Load and Load ratio 1.86
120
Wear loss/μm 80 1.0
Load 25 kN 20~30 kN 17.5~32.5 kN 15~35 kN 100 1.5
Load ratio 1 1.5 1.86 2.33 60

40 1 Hz
2 Hz
20
3 Hz
0
1.0 1.5 2.0 2.5
Load ratio

Fig. 2 (a) Step-load spectrum；(b) Load and load ratio；Variation of the wear loss at three different swivel frequencies with
an increasing applied load ratio under different load cycles：(c) 20 min，(d) 40 min
图 2 (a) 阶跃载荷频谱；(b) 载荷和载荷比；三种不同旋转频率织物衬垫的磨损量在不同负载周期 (c) 20 min，
(d) 40 min条件下随载荷比的变化