影响滑动摩擦磨损试验的因素

1、影响滑动摩擦磨损试验的因素

一般说来，摩擦对偶的滑动速度、滑动距离、接触载荷、表面粗糙度、环境温度、环境气氛等摩擦条件对聚合物及其复合材料的摩擦磨损性能均有一定影响。其中接触载荷和滑动速度对聚合物摩擦学性能的影响是复杂的。

2、滑动速度

改变滑动速度对材料摩擦磨损性能的影响目前研究得不多。Dickens}5o}研究了在干摩擦及润滑条件下滑动速度及几何结构对聚氧化二甲苯(PPO>聚醚醚酮(PEEK)和聚四氟乙烯(PTFE>摩擦磨损性能的影响。张招柱[}sl]研究了金属Cu,Pb,Ni填充PTFE的摩擦磨损性能，考察了滑动速度对材料摩擦系数及磨损性能的影响，Pb含量为30vo1.%的PTFE复合材料的摩擦系数随滑动速度的增大而减小，但变化幅度不大，磨损量则随滑动速度增大而增加，说明该材料不适合在高速条件下使用。

3、接触载荷

通常认为，随着载荷的增加，聚合物的磨损量就增加。粘弹性塑料在低载荷情况下粘着部分的摩擦系数占其摩擦系数的主要部分;随着载荷的增加，粘着部分引起的摩擦系数显著减小，摩擦系数在减小到低点以后随着载荷的增加而缓慢增加，此时的摩擦系数主要是由变形部分引起的，摩擦系数的最小值可作为从弹性变形到粘弹性变形的过渡点。李飞[[sz]在纳米Zn0填充PTFE的试验中研究了在相同滑动速度下，载荷对不同填充量的复合材料摩擦系数和磨损量的影响。试验发现当载荷由SON增加到200N时，PTFE及Zn0/PTFE纳米复合材料的摩擦系数迅速降低;而当载荷分别为200N和3OON时，摩擦系数值相差不大。李飞认为载荷为3OON时基本接近了弹性变形与粘弹变形的过渡点。随着载荷的增大，PTFE及纳米Zn0/PTFE复合材料的磨痕宽度也逐渐增大(当载荷3OON时，纯PTFE样品因磨损而失效)。值得指出的是，当载荷超过1OON后，纳米Zn0含量为15vo1.%的PTFE复合材料具有最佳的抗磨性能。

4、温度

聚合物复合材料的摩擦和磨损破坏，大多与材料性能对温度的高度依赖性有关。温度升高，引起材料软化、熔融、变形、环化、交联、降解、氧化和水解等变化。Dimitrienk。等[[s3]综述了复合材料的物理性能和力学性能随温度变化的关系，认为随着温度升高，复合材料的密度下降、热导率降低、热容量降低。但对聚合物复合材料的摩擦和磨损性能随温度变化的关系，特别是对玻璃化温度附近的复合材料摩擦和磨损性能的研究较少。Tanaka[s4}在载荷与滑动速度一定的情况下研究了聚合物聚醚飒(PES>、聚醚醚酮(PEEK)、聚酞亚胺(PI)、聚四氟乙烯(PTFE)及其复合材料摩擦磨损性能与温度的依赖关系，发现除PI外其它几种材料在很宽的一个温度范围内(室温3000C>摩擦磨损性能对温度的依赖性很小，PTFE高温下仍能保持良好的耐磨性。丛培红等[[ss]发现连续升温时，真实接触面积增大，聚酞亚胺的摩擦系数随温度升高而增大，直至最高值0.66，继而降低至0.16;恒温实验时，其摩擦系数随滑动时间延长很快上升到最高值，继而急速降低趋于稳定，聚酞亚胺的磨损率则随温度升高而增大。这主要是由于随环境温度的升高，在摩擦热的作用下聚酞亚胺表面层的物理状态发生了改变。在环境温度高于2000C的情况下，由于表面形成了低粘度的粘流层，从而使聚酸亚胺具有低而稳定的摩擦系数，但磨损率较高。对于外部工况条件对材料摩擦磨损性能的影响，Liu}56}利用数理统计的方法得出接触压力、滑动距离、滑动速度三个参数对尼龙6,UMWPE,PA6/UHMWPE摩擦磨损性能影响的衰减公式。认为就这三个参数而言，接触压力是控制参数，然后是滑动距离;滑动速度对摩擦磨损性能影响比其它两个参数小。当然，就具体材料而言，各参数的影响也不尽相同。但是Liu利用数学方法来描述工况条件对聚合物复合材料摩擦磨损性能无疑是一项创新性工作。