第十三届全国表面工程大会暨第十二届全国青年表面工程论坛

72 / 2020-09-15 15:13:54

表面孔径尺寸对含油多孔聚酰亚胺材料摩擦性能的影响

多孔聚酰亚胺；孔径大小；激光扫描；含油摩擦

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       含油多孔聚酰亚胺（PPI）材料的摩擦性能与其表面孔径尺寸显著相关。为了使隐含在材料内部的润滑油在摩擦过程中更容易溢出，采用激光扫描法增大了PPI材料表面的孔径。红外光谱和拉曼光谱测试表明，PPI材料的化学结构在激光扫描前后几乎没有变化。通过SEM观察试样的表面形貌，发现随着激光功率和扫描次数的增加，PPI表面孔径尺寸明显增大。试样的干摩擦因数和含油后摩擦因数均随着孔径尺寸的增大而增大。在干摩擦条件下，增大孔径导致粗糙度的增加是摩擦系数增加的主要原因。摩擦表面的损伤机理表现为塑性变形，并且随着孔径尺寸的增加，摩擦产生的塑性变形会明显增加，因此摩擦系数增大。表面孔径增大后的含油试样在摩擦过程中，润滑油更容易溢出到摩擦表面，摩擦系数在短时间内可以达到稳定状态。由于PPI材料的孔是相互连通的，这种开放式的编织支架对流体的约束不足以提供足够的负载支撑，当润滑油受到对磨球的挤压会回到PPI材料内部。表面孔径尺寸的增大减小了滑动期间产生的流体动力压力的，从而使得含油样品的摩擦系数增大。

       为了减小PPI材料表面孔径尺寸，使用筛网过滤获得较细的PI粉，铺设在模具型腔上层后经过冷压定容烧结制得试样。通过观察表面形貌，发现试样表面上的孔径尺寸随着筛网目数的增大而减小。进一步减小表面孔径尺寸对试样的干摩擦系数影响不大，塑性变形仍然是主要的损伤机制，但是随着表面孔径尺寸的减小，摩擦表面形成的塑性变形有轻微减少。表面孔径缩小后的含油试样在摩擦滑动过程中，产生的流体动力压力随着表面孔径尺寸的减小而增加。然而，当表面孔径尺寸减小到一定值时，PPI材料内部的润滑油难以溢出，因此含油的PPI材料的摩擦系数先下降，然后由于从孔中溢出的润滑油减少而上升。

       根据这项研究，表面孔径大小对于PPI材料的摩擦性能非常重要。增大表面孔径使润滑油更易于从PPI材料内部溢出，但会导致PPI材料对润滑油的承载能力降低，从而增加了摩擦磨损。减小表面孔径可以增加PPI对润滑油的承载能力，从而减少摩擦，当孔径过小时也会导致润滑油难以溢出表面。

备注：口头报告

报告人：李锦棒，18758328822，lijinbang@nbu.edu.cn