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短碳纤维增强聚醚酰亚胺复合材料在干接触与水润滑下的摩擦磨损行为研究

        短碳纤维增强热塑性复合材料在关键传动零部件的应用日益增加，重载环境下该复合材料的摩擦磨损问题严重，极大限制了其在国家重大装备上的应用潜力。研究短碳纤维增强热塑性复合材料服役状态与摩擦磨损性能的关联规律，厘清摩擦磨损机理，对于研发具有优异抗磨减摩性能的高承载碳纤维增强热塑性复合材料具有重大价值和现实意义。本工作以短碳纤维增强聚醚酰亚胺复合材料（SCF/PEI）为研究对象，借助于TRM1000摩擦磨损试验机分别开展干接触与水润滑环境下的磨损试验。干接触下的研究发现：i）在单一滑动过程中，接触区域内的SCF/PEI经历磨合期和稳态期； ii）SCF/PEI复合材料在磨合期的主要磨损方式是粘着磨损，而在稳态期间磨粒磨损占主导地位。水润滑环境下的结果表明：i）与干接触环境相比，水的冷却作用让SCF/PEI在水环境中具有较低的摩擦系数，而PEI基体在水中发生塑化使得SCF/PEI在水环境下的磨损率与干接触情况下基本一致；ii）水分子的分离作用使得SCF/PEI在边界润滑区域内摩擦系数较小，当处于混合润滑区域时，接触面中的水阻碍了转移膜的形成，导致了较高的摩擦系数。与大多数已经报道的高分子及其复合材料摩擦磨损性能相比，SCF/PEI复合材料在水润滑环境下表现出了较好的抗磨减摩性能。