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摘要
井下装备的密封结构极易受到钻井液中颗粒的侵蚀而发生磨粒磨损最终导致密封失效，明确颗粒对密封件的损伤机理是提升密封性能延长密封寿命的关键。本研究通过配置含二氧化硅颗粒的膨润土基液建立井下的磨粒环境，以常用于制作密封件的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)材料作为研究对象，采用正交试验法研究颗粒浓度和尺寸对材料磨粒磨损行为的影响关系。正交试验分析结果表明：颗粒尺寸对UHMWPE摩擦学行为的影响程度显著高于颗粒浓度。在不同颗粒尺寸环境中对摩擦过程中的摩擦系数、材料磨损量和磨损形貌的变化行为展开分析时发现：摩擦副的摩擦系数和磨损量均表现出随着颗粒尺寸增加而逐渐增加的趋势，磨损状态逐渐恶化。此外，材料的表面磨损形态随颗粒尺寸的变化表现出“颗粒尺寸效应”。研究结果揭示了UHMWPE的磨粒磨损机理，为材料的工程应用和井下密封结构的设计提供了参考。
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单位中国煤炭工业协会; 中国地质大学（北京）
