171 / 2020-09-20 01:09:39

聚酰亚胺/MoS2自润滑复合材料的摩擦学行为及其转移膜形成机制研究

聚酰亚胺,MoS2,摩擦学,转移膜

聚酰亚胺/MoS₂自润滑复合材料在真空环境中不仅具有优异的耐磨损性能，还具有良好的润滑性能，通常与其它金属材料组成配对摩擦副而被广泛使用。配对摩擦副的摩擦学行为与润滑转移膜的形成密切相关。润滑转移膜是摩擦副在相对摩擦过程中在金属对偶摩擦表面逐渐形成的一薄层低剪切材料，起到减小摩擦系数和磨损率的关键作用。采用球盘摩擦试验机分别在常压大气、10Pa、10^-3Pa三种环境下研究了聚酰亚胺/MoS₂自润滑复合材料与9Cr18钢球摩擦配副的摩擦学行为，采用轮廓仪和SEM分别原位表征了钢球磨斑处的三维形貌与转移膜显微结构，采用扫描聚焦型XPS对磨斑微区的转移膜、堆积磨屑和磨痕表面的组成及其化学态进行了原位测试与分析，解析了在不同环境下转移膜形成的过程，分析了不同条件下摩擦配副摩擦学行为各异的机理，主要结论是转移膜的形成速率、转移膜的氧化速率、转移膜的磨损速率共同决定了配副的摩擦学行为，而且各速率之间具有相关性。转移膜的形成速率与磨屑的产生速率、磨屑的堆积方式、磨屑的组成密切相关；转移膜的氧化速率与组成、氧分压、水分子含量，以及摩擦热紧密相关；转移膜的磨损速率与转移膜的力学性能、界面结合强度相关。同时，外在施加的载荷和速度对这三种速率起到明显的调控作用。