（中国科学院兰州化学物理研宄所固体润滑国家重点实验空，甘肃兰州730000）烯（PTFE）复合材料在干摩擦条件下与GCr15轴承钢对磨时的摩擦学性能进行了较为系统的研究，并利用扫描电子显微镜（SEM）和光学显微镜对其磨屑和摩擦表面进行了观察。结果表明，炭纤居。玻璃纤居及K2Ti613晶须虽增大了PTFE的摩擦系数，但均可将PTFE的磨损量降低2个数量级，其中玻璃纤居的减磨效果*好，K2Ti6Oi3晶须的减磨效果*差由于K2Ti6OB晶须的承载能力较差，致使K2Ti6OB晶须增强PTFE复合材料的磨损表面发生了明显的挤压变形，因而该复合材料具有较高的摩擦和磨损。

　　21：A PTFE具有非常低的摩擦系数、良好的化学及热稳定性，但其耐磨性很差；而炭纤维或玻璃纤维强则可大大降低PTFE的磨损，提高PTFE复合材料的耐磨性但是，有关炭纤维及玻璃纤维强PTFE复合材料摩擦磨损性能及其减磨机理的研究目前还不够系统深入，仍需进一步研究同时，对晶须强PTFE复合材料摩擦磨损性能及其机理的研究目前还未见有报道本文主要对炭纤维、玻璃纤维及钛酸钾晶须强PTFE复合材料在干摩擦条件下的摩擦学性能进行了较为系统的研究，并利用SEM和光学显微镜对PTFE复合材料的磨屑及其摩擦表面进行了观察，进而对纤维及晶须强PTFE复合材料的磨损机理进行了探讨。

　　1实验部分）玻璃纤维（GF）及K2Ti6O13晶须（PTW）以30vo%的添加量添加到PTFE粉末中并充分搅拌混合均匀，经冷压成型后再在空气中自由烧结。分别制备了PTFEPTFE+30vol.%炭纤维（CF）PTFE+30voL%玻璃纤维（GF）及PTFE+30 vol.%钛酸钾晶须（PTW）4种PTFE复合材料（样品尺寸均为12 18.9mm），其表面均用800号水砂纸抛光打磨（Ra=Q 4Mm）对偶环为GCi.15轴承钢（外径49.2mm，宽度13.0mm），其表面用900号水砂纸抛光打磨（Ra=摩擦磨损性能评价在MHK-500型环块磨损试验机上进行。每次试验前，将样品及对偶表面用丙酮棉球擦洗干净，并在空气中晾干。每个摩擦磨损试验的时间均为30 min在室温干摩擦条件下，分别考察了负荷及滑动速度对纤维及晶须强PTFE复合材料摩擦磨损性能的影响磨损量以试验前后样品的质量差计。通过测量摩擦力矩，进而计算出摩擦系数，摩擦系数取后10min内的平均值。摩擦磨损试验的数据均为3次重复试验数据的平均值。利用EM-1200EX/S分析电子显微镜（SEM）及光学显微镜，对纤维及晶须强PTFE复合材料的磨屑及其摩擦表面进行了考察2结果与讨论2.1摩擦磨损性能1给出了PTFE复合材料的摩擦磨损试验结果可以看出，炭纤维、玻璃纤维及K2Ti6i3晶须（PTW）均在不同程度上大了PTFE复合材料的摩擦系数，其中炭纤维强PTFE复合材料的摩擦性能*好，K2Ti6i3晶须强PTFE复合材料的摩擦性能*差但是，炭纤维玻璃纤维及K2TioOb晶须均可将PTFE的磨损量降低2个数量级，其中玻璃纤维的减磨效果*好，K2Ti613晶须的减磨效果*差。所以，在这3种纤维及晶须强的PTFE复合材料中，玻璃纤维强PTFE复合材料的综合摩擦磨损性能*好，而K2Ti613晶须强PTFE复合材料的摩擦磨损性能*差强PTFE复合材料的摩擦系数及磨损率均条件随滑动速度的大而大在干摩擦条件下，摩上随负荷的大而增大；但在不同丨擦表面温度随滑动速度的大而升高，而摩擦表面温度的升高会导致K2T6OB晶须强PTFE复合材料磨损表面的软化及变形，从而使PTFE复合材料的力学强度及承载能力下降，因而其摩擦磨损大。所以，K2Ti613晶须强PTFE复合材料不宜在高速干摩擦条件下应甩4的结果可以看出，K2Ti613晶须虽可大幅度降低PTFE的磨损，提高PTFE复合材料的耐磨性，但与炭纤维和玻璃纤维强的PTFE复合材料相比，K2Ti6i3晶须强PTFE复合材料在不同负荷条件下的耐磨性均较差，而且其摩擦系数和磨损率均随滑动速度的大而大所以，与炭纤维和玻璃纤维相比，ITioOu晶须对PTFE摩擦磨损性能的改善并不十分有效2.2磨屑的SEM分析Fig.5给出了PTFE复合材料磨屑的SEM照片。可以看出，纯PTFE的磨屑为大片状，而且发生了比较明显的PTFE拉丝现象；而纤维及晶须强PTFE复合材料的磨屑虽然也都呈片状，但其磨屑的尺寸都比较小，而且基本上未发生PTFE的拉丝现象分析认为，炭纤维、玻璃纤维及fcTfcOn晶须阻止了PTFE带状结构的大面积破坏，改变了磨屑的形成机理，使其由纯PTFE的大的片状磨屑变为复合材料的小磨屑，从而大大降低了PTFE复合材料的磨损。在这3种纤维及晶须强PTFE复合材料的磨屑中，玻璃纤维强PTFE复合材料的磨屑*小，而K2Ti6i3晶须强PTFE复合材料的磨屑*大这说明玻璃纤维的减磨效果*好，而K2Ti613晶须的减磨效果*差。这些观察及分析结果基本上与磨损试验的结果相符合2.3磨损表面的SEM分析在摩擦磨损试验中发现，纯PTFE磨损表面磨痕的宽度达12mm，而纤维及晶须强PTFE复合材料磨损表面磨痕的宽度和深度都远小于纯PTFEFig.6给出了PTFE复合材料磨损表面的SEM照片。可以看出，在纯PTFE磨损表面的大磨痕内仍然有明显的小的条状磨痕，而纤维及晶须强PTFE复合材料的磨损表面则无明显的条状磨痕这说明炭纤维玻璃纤维及K2Ti613晶须均大大降低了PTFE复合材料的磨损，极大地提高了PTPE复合材料的耐磨性从Fig. 6还可以看出，炭纤维及玻璃纤维强PTFE复合材料的磨损表面虽比较光滑但有明显的纤维露出，这些纤维不仅阻止了PTFE带状结构的大面积破坏，而且具有一定的承载作用，从而大大降低了PTFE复合材料的磨损，但玻璃纤维的减磨效果优于炭纤维而K2T3晶须强PTFE复合材料的磨损表面虽然有晶须露出，但其磨损表面发生了明显的挤压变形，这说明K2Ti613晶须的承载能力较差，因而其减磨效果也就不如炭纤维及玻璃纤维的好。这些分析结果也基本上与磨损试验的数据相符合2.4转移膜的光学显微镜分析Fig.7给出了PTFE复合材料转移膜的光学显微照片。可以看出，纯PTFE在GCi.15轴承钢表面无明显的转移膜形成，而纤维及晶须强PTFE复合材料则在GCr15轴承钢表面形成了不同程度的转移膜这说明炭纤维玻璃纤维及K2Ti613晶须强了转移膜与对偶表面间的结合力，促进了复合材料向对偶表面的转移，从而大幅度降低了PTFE复合材料的磨损但是，纤维及晶须强PTFE复合材料15轴承钢表面的转移膜并非越厚越好，而是只有当其厚度适当并且分布比较均匀时，摩擦副系统才会具有良好的摩擦磨损性能Fig.7的结果表明，K2TiOi3晶须强PTFE复合材料在GCr15轴承钢表面形成的转移膜*薄，这说明该复合材料在对偶表面形成的转移膜与对偶表面间的结合力较弱，转移膜在形成的同时又不断剥落，因而难以在对偶表面形成厚度适当并且分布比较均匀的转移膜所以，K2Tio0i3晶须强PTFE复合材料的摩擦磨损性能要比其它两种复合材料的差这些分析结果也基本上与摩擦磨损试验的数据相符合