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3D样品摩擦磨损差异的机理探究

更新时间: 2021-08-02 17:30:09  查看次数: 207    
导致样品间摩擦磨损性能较大差异的原因,可以通过观察摩擦测试之后的对磨金属球面以及磨痕表面来分析得到。
在摩擦过程中,摩擦副中内聚能密度低的材料会向内聚能密度高的材料表面转移,形成转移膜。高分子聚合物的内聚能远低于金属,因而在摩擦接触的金属表面会生成转移膜。

三组样品在不同正压力下对磨金属球面上转移膜的生成情况。在正压力最低的情况下,所测试的三组样品均能形成致密稳定的转移膜。随着正压力的增加,只有纤维取向与测试平面平行的试样仍能形成稳定的转移膜,而同样测试条件下的另外两组样品对磨金属球面上没有明显的转移膜痕迹,并且金属球表面出现了较深的划痕。到了我们测试的最高正压力15N,三组样品均无法形成稳定的转移膜。

转移膜为相对较软的聚合物提供了一个屏障,使得聚合物与金属的接触转变为聚合物与聚合物的接触,从而能有效地降低摩擦系数,减少磨损,有无稳定转移膜生成其摩擦系数随时间的演变。
位于上方的曲线摩擦系数一直产生较大的波动,且幅度随摩擦时间增长越来越大;相比而言,下面的曲线显示摩擦系数经过一开始的磨合阶段快速上升后,摩擦系数随即快速下降并且基本保持不变,即进入稳态摩擦阶段,通常认为这是由于有稳定的转移膜生成而引起的。与上一节摩擦磨损的结果相对应,有转移膜生成的样品,均表现出较低的摩擦系数以及较低的比磨损率。进一步验证了转移膜在改善摩擦磨损性能方面的重要作用。


是否能生成稳定致密的转移膜,影响因素众多,主要和滑动摩擦的条件,包括相对滑动速度、载荷、气体氛围、温度等;聚合物结,包括主链的灵活性、侧链、侧基、结晶度等;以及表面粗糙度、化学反应活性等因素。在我们设置的相同的测试条件下,并未对聚合物进行改性,仅是改变了填料取向方向与摩擦接触平面的相对关系。可以从磨痕表面的SEM图中,观察到这种取向角度的变化所带来的影响。