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宽温域环境不同分子结构聚酰亚胺润滑机理研究

宽温域环境不同分子结构聚酰亚胺润滑机理研究

齐慧敏

西南科技大学 制造过程与测试技术教育部重点实验室，四川 绵阳，621010

Email: huimqi@swust.edu.cn

摘 要: 机器在运转时，相对运动零部件接触部分存在着摩擦和磨损，摩擦产生较高的热量导致能量损失，磨损降低了机械部件的可靠性和使用寿命。因此，选择性能优异的润滑材料是延长设备服役寿命、增加设备可靠性的有效途径之一。聚酰亚胺因其较好的自润滑性、结构可设计性、质轻高强和耐腐蚀等优点可广泛应用于机械工程、航空航天等领域。为探索宽温域环境聚酰亚胺与金属对偶间的润滑机理，本工作研究了含氟(FPI)、含硫(SPI)及常规结构(PI)聚酰亚胺在-100~100℃范围内的摩擦学性能。结果表明，氟原子和硫原子的引入对聚酰亚胺的摩擦学性能有显著影响。其中，FPIu的摩擦系数最高；FPI和SPI的磨损率远高于PI，且随着温度的升高，磨损变得越来越严重。分子动力学模拟结果表明，F和S原子增强了聚酰亚胺的极性，使滑动界面的相互作用增加，导致FPI和SPI的较高的摩擦磨损。转移膜的SEM、EDS及XPS结果分析表明，与PI对摩后，对偶球表面的转移膜结构较均匀可避免摩擦副的直接接触，显著降低了材料的摩擦系数和磨损率；FPI和SPI中的活泼元素F和S在摩擦过程中可与金属对偶发生化学反应生成FeF₃和FeS，但是由于材料在对偶表面的黏附性能较差，转移的磨屑易被刮擦去除，使得转移膜结构不均匀且在金属对偶表面的覆盖较少。

关键词: 聚酰亚胺；宽温域；转移膜；润滑机理；摩擦化学



图：不同分子结构聚酰亚胺摩擦学性能及摩擦化学机理

参 考 文 献：

[1]C. Hu, H. Qi, J. Song, G. Zhao, J. Yu, Y. Zhang, H. He, J. Lai, Appl. Surf. Sci., 2021, 560, 150051.

[2] H. Qi, G. Zhang, L. Chang, F. Zhao, T. Wang, Q. Wang, Advanced Materials Interfaces, 2017, 4, 1601171.

[3] C. Hu, H. Qi, J. Yu, G. Zhang, Y. Zhang, H. He, J. Mater. Process. Tech., 2020, 281, 116602.