软碳填充PTFE复合材料摩擦磨损性能研究(2)
图2 ( b) 反映了填料含量和载荷与复合材料摩擦因数的关系。从图中可以看出, 软碳填料的含量对PTFE复合材料的摩擦因数有一定影响。在载荷一定的条件下, 随着软碳含量的增加, PTFE复合材料的摩擦因数也增加。当载荷为100N时, 摩擦因数随含量的增加上升较快; 当载荷大于105N时, 摩擦因数随含量的增加上升较为平缓, 近似为线性关系。当填料含量一定时, 摩擦因数随载荷的增加而减小, 但载荷大于105N后下降幅度不大。复合材料摩擦因数增大的原因是随着软碳的加入, 使摩擦副间相对运动时微凸体间相互啮合的阻碍作用和摩擦力增加。而随着含量的增加, 数量较多的软碳在磨损过程中被释放到摩擦环表面, 彼此间发生相互阻碍作用; 软碳数量越多, 相互阻碍作用越大, 摩擦越剧烈, 复合材料的摩擦因数就越大。
2.3、磨损机制分析
图3为软碳填充PTFE复合材料表面的SEM照片。可以看出, 纯PTFE的磨损表面粗糙, 断面上分布大量的带状结构, 存在较大的划痕和剥落痕迹,表明其磨损方式主要是黏着转移和犁削磨损, 软碳填充PTFE复合材料磨损表面均出现犁削, 随着软碳含量的增加, 犁削现象减轻。可以看出, 当软碳质量分数为15%时, 复合材料的磨损表面出现了填料脱落现象, 这可能是由于没有采用偶联剂, 当软碳含量增大时, 与基体材料的结合强度降低, 造成了填充材料易脱落, 这也导致了其磨损量的增加。
图3 复合材料磨损表面的SEM照片
3、结论
(1) 软碳填充PTFE能够提高材料的硬度和耐磨性。填充含量越高, 复合材料的硬度越大。填充质量分数超过7%时, 耐磨性变化不大, 甚至可能会降低。
(2) 随着软碳含量的增加, PTFE复合材料的摩擦因数也增加, 载荷为100N时, 摩擦因数随填料含量的增加上升较快, 载荷超过150N时, 摩擦因数变化较平缓。随着载荷的增加, 摩擦因数逐渐降低, 但载荷超过150N后下降不显著。
(3) SEM观察表明, 软碳填充PTFE复合材料磨损表面均出现犁削, 且随着软碳含量的增加, 犁削现象减轻, 说明软碳作为填料可以减轻和抑制PTFE的犁削和黏着磨损。