PTFE/Kevlar纤维编织材料摩擦损伤演变规律研究

作     者：杨晓强 徐晨 谭德强 李锐 贺强 高会英 YANG Xiao-qiang;XU Chen;TAN De-qiang;LI Rui;HE Qiang;GAO Hui-ying

作者机构：中国民用航空飞行学院航空工程学院四川广汉618307 

出 版 物：《表面技术》 (Surface Technology)

年 卷 期：2021年第50卷第8期

页      面：282-294页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金(52105132) 四川省科技计划资助(2020YJ0192,2021YJ0537,2019YJ0395) 中国民用航空飞行学院面上资助(J2020-039,J2021-044)。 

主　　题：PTFE/Kevlar纤维 编织材料 损伤演变 磨损机制 PTFE转移膜 

摘      要：目的通过对PTFE/Kevlar纤维编织材料进行不同循环次数的往复摩擦磨损试验,研究并揭示其摩擦损伤演变规律和损伤机理。方法采用MXW-5型摩擦磨损试验机,同时保持一定的位移和频率,对材料分别进行2、5、10 N等3种载荷等级下往复运动的不同循环次数试验。采用体视显微镜(SM)对材料磨损表面在试验过程中产生的宏观损伤进行分析,利用3D光学显微镜(3D-OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)对损伤表面的微观形貌以及化学状态加以分析。结果3种不同载荷条件下的样品,在达到1000次循环往复运动之前,摩擦因数增大0.05,1000~5000次增幅减缓为0.02,并逐渐趋于稳定。不同循环次数下,损伤表面形成了不同大小的PTFE转移膜,将表面C元素覆盖。3种载荷下,编织材料的磨损机制主要为疲劳磨损。结论在载荷不变的条件下,随着循环次数的增加,前期编织材料磨痕表面部分区域会形成PTFE转移膜,对Kevlar纤维产生一定的保护作用,进而降低表面磨损程度。随着表面磨损程度不断加剧,磨痕表面形成的PTFE转移膜剥落,导致纤维重新暴露在表面,使磨损进一步加剧。同时,随着材料样品磨损不断严重,磨痕表面的氧化程度不断加深。