弹性金属塑料复合材料的干摩擦特性；赵新泽㈠萧汉梁2高虹亮峡大学机械与材料学宜昌侧叫武汉理工大学能源动力学以武汉棚柬摩擦磨特性。结果明在给疋的试验条件下，13复合材料与40，对摩时，相同滑动速度摩擦升高而减棚载荷下速度高，反，当试验转速分别为升尚而增大，献随解嫌尤的大。结合射冱I扫触预麟分析，了碰1复合材料磨损的主要过程，并据此解释了该材料的上述现象。
弹性金属塑料巧是种由聚氟乙，1槊料层和铜丝弹贤层所饥成的复合结构材料，特别适应于制作大型超大型的重载机械的推力轴瓦。由尸该材料口前仍处探索阶段，人们对它的摩擦学特性还似少进行深系统的试验研究，为了更好地发挥这种复合材料良好的摩擦磨损性能的优点，并且指导其摩擦学设计，应对材料的摩擦特性进行深入的分析与探讨。
试验材料与方法水轮发电机推力轴承使用的1瓦足复合材料成功应用的个例子，本研宄试样在接从某水轮机推力轴瓦上获取。该轴瓦的制造工艺流程如下1鲁锏丝弹簧绕帝编制检办预预压，1下板下料预热，下板与弹簧层热压成弹性复合层；弹性复合层与钢基奸焊构成推力轴瓦处1叩增料层7度约为射线衍射测试分析明，其结构为具有结晶态的纯吓，5材料1.
试验在河巧2000型磨损试验机上于干摩擦条件下迸行，摩，副盘4型。1村料试样尺寸为直径父厚度321以12.5，其中层为1仙弹敦丝层为仙，硬蔓为4888，为保证最终磨削精度，使试样面粗糖度兄1.51在精磨削过程中采用强风冷却。所用对偶件是40号锻钢环，其尺寸为直径厚度34，必5面硬度为24888，原始面粗糙度为0.0.4.磨损试验条件是转速分别为370，021.如载荷为1002000化试验时间为40采用测长法测量试样磨损量，3570型扫描电镜3河结合，910075，型能谱仪对磨损面的形貌进行观察与分析。
1层材料的，射线衍射谱。收稿日期2000赵新泽男，36岁，副教授，博士生，主要研，领域为材料的摩擦磨损，油液分析技术在机械设备状态监测中的应用2试验结果2.1摩擦磨损规律载荷变化的测试结果。
4摩擦因数随载荷，变化曲线磨000，的试验载荷犯围内，在=370，和=02，时，1复台村料与4号锻钢对摩，的千摩，因数随负荷变化的曲线具有相似的变化趋势，且试验转速高时，伽，呃合材料的干摩擦因数反而较低。戌违记时。干摩掠闪数随载荷的增大而快速减小，且两种转速1的摩擦大1数间的值逐渐减小，当负荷达到12501后，它们的值趋于稳定，其稳定的千摩擦因数分别约为，73 5和082该稳定位约妃纯村料5钢对摩时1250负荷对摩擦因数的影响要大于速度的影响；高载荷下1252 000，速度对摩擦因数的影响要高于负荷的影响。
由21明显看出，随着载荷的增加，两种速度下1复合材料的稳定磨损率都增大，当载荷500时，1叫种速役5的磨损率非常接近，似随着载荷的逐渐，加，它们之间的差位会逐渐加大，且=37，1.4时的磨损率明显比=02的低。两种速度下和应载荷，的稳定磨损。书都比纯1衬料的稳记磨损率2低，说明，复合材料可以改善干摩擦条件下其层材料的抗磨损能力。
12磨损面的形貌阁3给出的是载荷为1500心叫种试於1速度时试柞及其对偶件磨损他的刖照片。可以看出，在两种试验转速下，材料试样出，在心1复合材料的磨损面形成许多勾运动方向相同的沟槽，部分沟槽周围材料隆起，未材料迁移现象，产生广比较明从的塑朴变形实际是粘塑性变形。当，21.1时，其面磨梢比忙抓⑴，产生的槽尺寸人巨槽边不整齐，有明显的材料迁移现象，3观察其对偶件的磨损面形貌可以发现，两种情况下其面都有许多白色附着物，能谱分析其为丁厂艮附着物呈薄片状且分布不连续，主要分布在试件凸峰脊周围。高速时面附着物明显比低速时的多3和4，且在高速下，钢试样面的，了转移物现出局部软化现象。综合说明，在上述两种试验速度下，摩擦过程中都存在转移将着现象。产生这种现象的主要过程是低速时以微犁削和挤压塑性变形过程为主，高速时既包括犁沟与挤压变形过程，还伴有面软化过程。
3结果分析与讨论，夂合材料在勾钢试样摩撺时，形成的转移附着膜对其摩擦特性有相当大的影响。上述两种试验速度下出现的稳定摩擦因数现象，也说明了两个问，是摩擦副中存在的转移，着膜导致了摩擦副最终的摩擦现为同材料或部分同材料间的摩擦；另方面说明，摩擦副间的真实接触面枳其火小5乐力有关1能较快地接近观面积与金属材料相比。由于，丁与，丁之间的滑动摩擦因数很低转移物多则摩擦因数易趋于稳定，且稳定摩擦因数小运与上述试验=.乩⑴时的摩撩因数比转速，02的高的结果是相吻合的。同样用这种现象也能较好地解释速时磨损率较高的磨损现象。而这种转移现象除受该材料层材料的分纟构农血谓面等特性影响外，还与其外摩擦条件肓关。
由于层材料聚氟乙烯本身的内聚能小，分子间结合力弱，存在着较明显的结晶与非结晶界面，面大分子容易被拉出结晶区，因而在摩擦之初就向对偶面转移，以库伦力和范德华力在对偶面上成膜，这层薄膜的大分子按滑动方向有定的定向性34，摩擦克服的阻力主要来自界面区域分子间的范德华力极性原子引起的偶极相互作用。
当相对滑动过程中出现微犁沟与挤压槽现象时，产生的摩擦阻力可以理解为机械阻力，它主要形时的阻力的总和。由于对摩面相互发生的首先是偶件钢环面微凸体含摩擦副中硬质磨料与河，复合材料层之间的接触，而复合材料与钢的硬度强度和模量相差悬殊，通常在接触点处都是金属凸峰含硬质磨料突入添，材料，材料面凸峰发生了系列变化顺应金属凸峰的形状变形，周围也有变化；凸峰形状变低，变粗大；密度增大；沿负荷作用方向有某种程度的取向，因而发生与取效应相关的变化等。至尸金属凸峰，则可能发生弹性变形。当它们产生相对滑动时，钢面凸峰便犁沟挤压1材料面，已材料变形并阻碍其相对运动，从而构成摩擦阻力的主要部分，当它们作用于，层材料分子间引力的和时，分子束发生断裂并形成磨屑，同，在1材，血形成切削，成者部分断，形成变形了的磨损槽3形成的磨屑同样会以分子力和与金属的化学键结合力5依附于对偶件面，构成转移番着膜。当摩擦副中硬质磨料能随钢试样连续滑动或间断件连续滑动时也现类似现象。时由7化1村料的低弹性模量，比较强的粘弹性变形，以及面材料的不粘性，在接触压力下。当对偶面微凸体的曲率半径较大砗稳定磨损阶段这种情况较普遍时，其面仅留下道道划痕，却没有材料的迁移如由于这种过程+产。屯转移物，摩擦因数也相对要高些，但磨损量小。在磨损过程中，微犁削槽与挤压永久变形槽的出现有较人的不确定因尜，对1材料而言。低载荷的稳定磨损条件1多出现挤压现象。
当试验转速较高时，由摩擦产生的温度影响了材料转移过程，速产生的面高温使肘，更容易被从面拉扯出来，且会拉扯出高分子片晶。对于相同曲率半径的微凸体，轻微软化后的面更容易产生犁沟现象。此时摩擦因数较低，但磨损量较高，当载荷增加时，摩擦产生的温度增高，这种现象会更明显。因此温度是控制该材料磨损量的个重要因素，如果温度达到面材料的恪点时，会发生面熔融现象，此时材料会产生剧烈磨损。
在给定的试验条件下，1复合材料与40号锻钢对摩时，相同滑动速度下摩擦因数随载荷的升高而增大，相同载荷下滑动速度高摩擦因数反而低，两种试验转速下最后分别稳定为0.0735〃=02 171士。1和0.082=37，17.而磨损率随载荷的升高而增大，高速时的磨损率比低速时的大。两试验速度摩擦过程中都转移，着现象，产生这种现象的主要机理是低速时以微犁削和挤压塑性变形过程为主，高速时不仅包括了犁沟与挤压变形过程，还伴有面软化过程。
