【摩擦磨损与润滑】沈阳建筑大学李颂华教授团队：多孔含油聚酰亚胺润滑性能及其与氮化硅配副的摩擦磨损分析
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2024-11-26 17:03
重庆
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为探究多孔聚酰亚胺（PPI）对氮化硅（Si3N4）陶瓷材料的减摩润滑效果及其自润滑机理。沈阳建筑大学李颂华教授团队利用Retc球/盘摩擦磨损试验机在浸油和干摩擦条件下进行不同温度和载荷下的滑动摩擦磨损试验，通过泰勒粗糙度仪和3D激光共聚焦显微镜分析试样在不同润滑条件下的磨损机制与润滑机理。浸油条件下的摩擦因数及磨损率要明显低于干摩擦条件下的摩擦因数及磨损率，且在试验时间内PPI含油试样保持润滑持续稳定。在滑动摩擦过程中，PPI含油试样由于温度和压力作用，PPI孔隙内的润滑油逐渐向试样表面移动，形成润滑油膜，使摩擦因数处于一个持续较低的状态，对PPI试样起到良好的润滑和保护作用。随着温度和载荷的增加，润滑油黏度及出油量发生变化导致润滑油膜的质量也发生变化，使PPI在浸油条件下的摩擦因数呈现波动的趋势。适当的温度与载荷，有利于形成完整且稳定的润滑油膜，起到较好的润滑效果。因此，合理控制温度和载荷，可使PPI减摩润滑效果最佳，为其作为保持架材料在Si3N4全陶瓷轴承中润滑提供指导依据。关键词：多孔聚酰亚胺；Si3N4；润滑性能；摩擦因数；磨损率1）试验研究范围内，浸入PAO 4和PAO 10的2种PPI含油试样与Si3N4之间的摩擦因数为0.04~0.124，表现出稳定的摩擦因数，在干摩擦条件下，PPI试样与Si3N4之间的摩擦因数为0.343~0.452，表现出波动的摩擦因数，且浸油条件下PPI试样的磨损率低于干摩擦条件。说明润滑油在摩擦过程中被稳定释放，在工作面形成润滑油膜，阻止了摩擦副间的直接接触，延长了PPI试样的使用寿命。2）试验表明，浸入不同黏度的聚α-烯烃油，PPI试样的含油率均能稳定在17%~18%，说明PPI试样对润滑油黏度的适用范围很广。在离心试验中，在转速达到3000 r/min时，样品的保油性良好，没有发现油溢出，而当温度逐渐升高，PPI含油试样的出油量逐渐增加。结果表明，影响PPI含油试样出油量的主要因素是温度。3）研究发现，在PPI/Si3N4往复摩擦过程中，适当的温度及载荷有利于形成稳定且连续的润滑油膜。温度对PPI含油试样摩擦性能的影响是通过供油量和黏度的变化来实现的，载荷对PPI含油试样摩擦性能的影响则是通过影响供油量来实现的。其中，对浸入PAO 10的PPI试样来说，温度为100 ℃、载荷为20~80 N时，其摩擦磨损综合性能最佳。4）PPI试样在干摩擦条件下是通过形成转移膜来实现减摩润滑的。PPI试样在浸油条件下则是通过形成润滑油膜来实现减摩润滑的，且随着外部工况的变化，处于干摩擦、边界润滑、混合润滑等润滑状态。该文章发表在《表面技术》第53卷第19期。
引文格式：李颂华, 邓俊杰, 张丽秀, 等. 多孔含油聚酰亚胺润滑性能及其与氮化硅配副的摩擦磨损分析[J]. 表面技术, 2024, 53(19): 70-81.
LI Songhua, DENG Junjie, ZHANG Lixiu, et al. Lubrication Characteristics of Porous Oil-containing Polyimide and Friction and Wear Analysis of Their Compatibility with Silicon Nitride[J]. Surface Technology, 2024, 53(19): 70-81.
DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2024.19.007
