Page 138 - 《摩擦学学报》2021年第2期

第 2 期 袁军亚, 等: 自润滑关节轴承用织物衬垫摩擦学研究进展 283

(a) Pure composite (b) Pure composite
0.080 Graphene oxide/composite 2.0 Graphene oxide/composite
Friction coefficient, μ 0.064 Wear rate/[10 −14 m 3 /(N·m)] 1.5
0.072

1.0
0.056
0.048

0.040 0.5
0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60
Sliding speed/(m/s) Sliding speed/(m/s)

Fig. 3 Effect of sliding speed on the friction coefficient (a) and wear rate (b) for unfilled and graphene oxide filled fabric composite.
The applied load in the tests was 85 MPa
图 3 未填充和氧化石墨烯填充织物复合材料的摩擦系数 (a)和磨损率 (b) 随滑动速度的变化. 试验应用载荷为85 MPa

[32]
Yang等 研究环境温度对PTFE/Nomex酚醛树脂基复 结构、密度等工艺参数对织物衬垫材料的磨损机理、
合材料摩擦学性能的影响，发现复合材料的磨损率和 适用工况条件等均会产生重要影响. 探究织物编织工
摩擦系数随环境温度的升高分别呈现上升和下降趋 艺与织物衬垫复合材料摩擦磨损性能之间的内部关
势. 温度升高使得树脂基体软化、降解，在摩擦过程中 联机制，对选择适用于不同具体摩擦工况条件的织物
树脂基体极易从织物表面脱落，失去对织物的保护作 编织工艺具有实际的指导意义.

用，导致大量的织物纤维被切断和拔出，造成严重磨 2.1 织物编织结构
损. 与此同时，存在于滑动界面处的PTFE纤维磨屑和 织物的编织结构主要可以分为平纹、斜纹和缎纹
树脂基体剪切强度的降低促进织物复合材料摩擦系 三种. 以这三种组织为基础加以变化或联合使用几种
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数的降低. Su等 在研究glass/PTFE酚醛树脂基复合 组织，可以得到各种各样的组织结构. Yang等 选择
[34]
材料摩擦学性能随环境温度变化规律时，同样发现材 平纹，1/3斜纹，8/3缎纹三种编织结构的Kevlar/PTFE
料的磨损率和摩擦系数随温度上升分别呈上升和下 酚醛树脂基衬垫作为研究对象，探讨织物编织结构对
降的趋势. 温度升高引起树脂黏附剂软化，容易在摩 衬垫材料摩擦学性能的影响. 结果显示在三种编织结
擦过程中被对偶抛光，使得复合材料的摩擦系数降低. 构的衬垫材料中，8/3缎纹织物衬垫的摩擦系数最低，
同时，温度的升高会导致复合材料承载能力和耐磨性 磨损率最高. 与此同时，平纹织物衬垫的减摩性能最
能的下降，使得磨损率上升,如图4所示. 差，却保持着最高的抗磨性能. 在摩擦过程中，PTFE

纤维结构被摩擦剪切力和压缩力破坏，形成的磨屑和
2 织物编织工艺对织物衬垫复合材料摩擦
树脂碎片一起被转移至衬垫材料的凹处，为后续的摩
磨损的影响
擦过程提供润滑作用. 相比于平纹结构衬垫，1/3斜纹
纤维织物作为织物衬垫材料的骨架结构，其编织 和8/3缎纹结构衬垫表面含有更大比例的PTFE纤维，

0.08 60
(a) (b)
50
0.07 40
Friction coefficient, μ 0.06 Wear rate/[10 −14 m 3 /(N·m)] 12 9

0.05

0.04 6 3

0.03 0
0 50 100 150 200 0 50 100 150 200
Environmental temperature/℃ Environmental temperature/℃

Fig. 4 Effect of the environmental temperature on the friction and wear properties of the plasma treated-hybrid glass/PTFE fabric composite
at the load 52.4 MPa. (The data marked with * represent that the composites cannot slide for 120 min under this condition)
图 4 等离子处理混纺glass/PTFE织物复合材料在应用载荷为52.4 MPa时的摩擦系数及磨损率随环境温度的变化