液压系统内往复动密封方式主要采用橡胶O型圈。当系统频繁工作时,系统温度升高,橡胶O型圈长期处于高温环境易发生老化,使橡胶的耐磨性下降,影响液压系统运行效率和寿命。目前,国内外学者虽开展橡胶材料的老化性能的研究,但是橡胶在高温老化前后的物理化学变化,摩擦学行为及摩擦磨损机理等相关的研究少见报道,而这一研究为飞机液压系统橡胶O型圈合理选材提供重要理论和技术支撑,也将丰富和发展橡胶摩擦学理论和实践知识。本文采用加速热氧老化方法对丁腈橡胶进行处理,通过试验研究丁腈橡胶受到不同程度热氧老化其自身表面形貌、力学性能、分子结构的变化规律。研究结果发现:(1)丁腈橡胶在热氧老化过程,添加剂从橡胶内部转移到橡胶表面。(2)随老化温度升高和时间的延长,丁腈橡胶的硬度增大,拉伸强度在老化初期略有升高后期下降,100%定伸应力升高,弹性模量增大,拉断伸长率下降。温度不低于105℃,橡胶这些性能变化速率明显加快。橡胶热氧老化前后的拉伸断口形貌包括两种:脆性断裂和分层断裂。(3)75℃丁腈橡胶开始发生自由链式反应的链引发过程,并且该过程一直持续存在。105℃,老化7天橡胶氧化生成含有-C=O的氧化产物,如酮和酯,老化21天后氧化产物明显增多。从能量耗散的变化规律可以看出橡胶在105℃以及上温度,内部分子链移动速率和填料-橡胶分子间相互作用提高,从而橡胶生成氧化产物增多。氧化物的增多导致橡胶的交联密度的增加,交联密度过大,交联点密集造成集中应力导致橡胶的拉伸强度下降,硬度增加,弹性下降,抗变形能力下降从而拉断伸长率下降。本文采用UMT-3摩擦磨损试验机进行试验,结合磨损表面形貌分析不同热氧老化程度下丁腈橡胶的摩擦损伤机理。研究结果发现:(1)由于橡胶性能发生变化导致橡胶与不锈钢对摩过程中,摩擦稳定性各有不同。老化温度低于105℃,橡胶的摩擦系数达到稳定后的波动范围大,稳定性差,温度为105℃及以上而相反。并且温度越高,橡胶摩擦系数达到稳定时所需的时间越短。(2)老化温度和时间对橡胶的摩擦因数和磨损量均有影响。温度越高,橡胶摩擦系数越小,温度在105℃及以上橡胶的摩擦系数变化明显。橡胶摩擦系数和磨损量在老化3天内的变化明显,3天~21天内的变化趋势相对缓慢。老化温度相比于时间,前者对橡胶摩擦系数和磨耗的影响大。(3)未老化丁腈橡胶的磨损机理为粘着磨损。随着老化时间的延长,60℃的磨损机理从粘着磨损转变为磨粒磨损;75℃和90℃的磨损机理从粘着和磨粒磨损并存转变为磨粒磨损;105℃的磨损机理从磨粒磨损转变为疲劳磨损;120℃的磨损机理一直为疲劳磨损。结合摩擦系数和磨损量的变化规律发现,橡胶磨损机理从粘着磨损转变为疲劳磨损,摩擦系数和磨损量下降最快。