载荷和速度对聚醚醚酮(PEEK)复合材料摩擦性能的影响

本工作以聚醚醚酮为基体、碳纤维为增强体的复合材料为研究对象,通过磨抛的方法对材料表面进行预处理.利用多功能摩擦磨损试验机对聚醚醚酮及其复合材料进行摩擦实验,系统研究载荷和速度对PEEK及其复合材料摩擦学性能和磨损机理的影响.利用三维形貌仪、扫描电子显微镜、X-射线衍射仪、红外光谱仪、导热系数分析仪对复合材料进行了磨损表面分析和性能测试.研究结果表明:加工成型工艺没有改变PEEK和聚醚醚酮/碳纤维(PEEK/CF)的结晶状态,PEEK没有发生分解和裂解反应,并且CF也没有发生氧化反应.在初始的磨合阶段,摩擦系数随着时间的延长而增大,然后逐渐趋于平稳,达到稳定阶段时,GCr15-PEEK摩擦副的摩擦系数在0.29～0.32之间,GCr15-PEEK/CF摩擦副的摩擦系数在0.27～0.30之间.随着载荷的增大,摩擦系数达到稳定阶段的时间变短.在轻载条件下,PEEK和PEEK/CF复合材料以黏着磨损为主;当载荷达到某一数值时,PEEK和PEEK/CF复合材料为黏着磨损和磨粒磨损共混的磨损形式.随着速度的增加,PEEK的磨损率先减小后增大,磨损机理由黏着磨损为主向黏着磨损和磨粒磨损共混磨损转变;PEEK/CF复合材料的磨损率随着速度的增加单调递减,磨损机理主要以黏着磨损为主.