摘要
为了研究具有层状结构和球状结构的纳米填料之间的相互作用对聚四氟乙烯复合材料摩擦磨损行为的影响。本文采用冷冻干燥超声共混-冷压-热烧结法制备了纳米二氧化硅(nano-SiO2)和氧化石墨烯(GO)填充改性聚四氟乙烯复合材料。利用LSM-2R往复式摩擦磨损试验机测试了干摩擦条件下nano-SiO2和GO复配改性PTFE复合材料的摩擦学性能,采用MicroXAM-800非接触式三维表面轮廓仪、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析表征了转移膜形貌、元素分布和磨痕表面三维形貌,并从微观层面揭示了nano-SiO2和GO的减摩机理。结果表明:在常温、滑动速率0.056m/s、对偶钢盘表面粗糙度为Ra0.3条件下,单独填充nano-SiO2与GO均可改善PTFE复合材料的摩擦学特性,其中0.5%GO/PTFE复合材料的耐磨性明显优于0.5% nano-SiO2/PTFE复合材料,将二者作为二相填料混合填充PTFE时耐磨性进一步得到提升,相比于纯PTFE,3% nano-SiO2/0.5%GO/PTFE复合材料可使磨损率降低60.36%。机理分析表明,协同作用和均匀连续转移膜的形成是其优异性能的主要原因。
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单位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; 机电工程学院; 兰州理工大学