宽温域环境下不同纤维织物/聚酰亚胺复合材料的摩擦学性能研究

作者：周良; 雷洋; 余家欣; 郭宝刚; 齐慧敏^*

来源：表面技术, 2022, 51(12): 91-100.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.12.008

• 纤维织物
• 聚酰亚胺复合材料
• 摩擦学性能
• 转移膜
• 高温

目的 研究高温条件下聚合物织物复合材料的摩擦学性能。方法 分别制备碳纤维织物及芳纶纤维织物/聚酰亚胺复合材料及纯聚酰亚胺（CF-PI、AF-PI及PI），对比研究2种织物复合材料与聚酰亚胺的热力学性能，以及在25、50、100、150、200℃下的摩擦学性能。结果 AF-PI的热稳定性低于CF-PI，其中CF-PI热失质量稳定在800℃左右，AF-PI的热失质量稳定在700℃左右。同时，2种织物复合材料的拉伸强度均高于纯PI，且CF-PI的拉伸强度要高于AF-PI。断面形貌分析发现，CF-PI为脆性断裂，AF-PI为韧性断裂。摩擦实验结果表明，25℃时，AF-PI的摩擦系数和磨损率较低，更适用于室温环境，而CF-PI在200℃时具有较好的耐磨性，其磨损率为1.48×10–4 mm3/(N·m)。结论 转移膜结构和化学状态分析证实，由于CF-PI与GCr15之间较强的界面作用，室温条件下对摩后，轴承钢表面更易发生摩擦氧化。高温条件下，由于金属–有机螯合物的形成，提高了转移膜的结构稳定性，CF-PI表现出优异的摩擦学性能，然而200℃时，由于AF-PI的力学性能降低，材料被磨穿，转移膜的结构被破坏，导致了金属之间的摩擦，发生了严重的摩擦氧化。

• 单位
  西南科技大学; 中国科学院兰州化学物理研究所; 固体润滑国家重点实验室