Page 140 - 《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 285

承的作用，实现织物衬垫材料摩擦磨损性能的提升. 磨 损 量 (图 6). Ren等 [46] 研 究 纳 米 和 微 米 WS 增 强
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与此同时，越来越多的研究者将两种或多种填料同时 PTFE/Nomex织物的滑动摩擦行为，结果表明两种尺
应用于织物衬垫的摩擦学性能提升，抑或是合成新型 寸WS 均可以有效降低织物衬垫的摩擦系数和磨损
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的异质结材料，用以获得单一填料无法实现的增强效 率，但纳米和微米尺寸WS 填料的最佳质量分数分别
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应，比如硬质和软质填料组合，不同维度填料组合或 为2%和4%. Zhang等 研究氧化锌纳米颗粒对PTFE/
不同功能填料组合 [41-43] . 在这里，我们根据填料组成将 Kevlar织物衬垫摩擦学性能的影响，摩擦磨损试验显
填料分为单一填料和复合填料. 示氧化锌纳米颗粒增强填料可以有效降低织物衬垫

3.1 单一填料 的摩擦系数和磨损率，并当氧化锌颗粒质量分数为
填料的种类按功能划分可以大致分为增强填料 5% 时，增强效应最为显著.

和润滑填料，增强填料以高硬度、高导热、抗氧化的陶 3.2 复合填料
瓷及金属氧化物颗粒为主，润滑填料则以金属硫化物 在实际应用过程中，单一种类的填料通常难以实
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和碳基填料等二维层状材料为主. Fan等 将有机蒙 现对织物衬垫材料减摩、耐磨性能的同步提升，需要
脱土添加到PTFE/Kevlar 49酚醛树脂基织物衬垫中， 联合两种甚至多种填料的特性，完成不同种类填料对
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用于提高衬垫材料的摩擦学性能. 摩擦测试结果表明 织物衬垫材料摩擦学性能的协同增强效应. Li等 研
有机蒙脱土可以有效提升衬垫的摩擦磨损性能，同时 究纳米Si N 颗粒和亚微米的WS 颗粒对PTFE/Kevlar
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蒙脱土质量分数为2%时对织物衬垫摩擦学性能的增 织物衬垫摩擦学性能的影响. 摩擦磨损测试结果表明
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强作用最佳. Yang等 研究硼化锆颗粒对PTFE/Nomex 纳米Si N 颗粒可以有效降低织物衬垫的磨损量，但却
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酚醛树脂基衬垫材料高温摩擦学性能的影响，结果显 不能减小织物衬垫的摩擦系数，而联合添加纳米
示硼化锆颗粒的引入有效地改善了织物衬垫的热稳 Si N 颗粒和亚微米的WS 颗粒可以同时降低织物衬
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定性和承载能力，极大地降低了衬垫在高温环境中的 垫的磨损量和摩擦系数，这主要归因于联合颗粒可以
(a)
100 90
80 85
Weight fraction/% 60 0% Weight fraction/% 80 0%

3%
3%
40
75
9%
9%
20 6% 70 6%
12%
12%
15% 15%
0 65
100 200 300 400 500 600 700 800 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550
Temperature/℃ Temperature/℃
(b) 3.5
100 3.0
Friction coefficient, μ 60 Wear rate/[10 −14 m 3 /(N·m)] 2.5
80
2.5
1.5
40
20 1.0
0.5
0 0
0 3 6 9 12 15 18 0 3 6 9 12 15 18
Filler content/% Filler content/%

Fig. 6 (a) TGA curves of hybrid PTFE/Nomex fabric/phenolic composites filled with different content of ZrB 2 particles；(b) Friction
coefficient and wear rate of ZrB 2 filled hybrid PTFE/Nomex fabric/phenolic composite as a function of
filler content (60 MPa，0.26 m/s and 200 ℃)
图 6 (a) 填充不同含量ZrB 2 颗粒PTFE/Nomex酚醛树脂基复合材料的热重曲线；(b) PTFE/Nomex酚醛树脂基复合材料的摩擦
系数和磨损率随ZrB 2 颗粒含量的变化 (60 MPa，0.26 m/s和200 ℃)