【摘 要】
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关于稀土化合物改性聚四氟乙烯材料的摩擦磨损性能已有研究报道,多为一种稀土化合物的单一添加,鲜有关于两种稀土化合物共同添加对PTFE材料的摩擦学性能影响。本文选用稀土氟化镧（LaF3）和氟化铈（CeF3）作为功能填料,石墨作为基础填料制备了PTFE基复合材料,主要研究了PTFE基复合材料在对偶件表面上形成的转移膜,探讨了转移膜厚度和覆盖率变化,以及LaF3/CeF3对PTFE基复合材料摩擦界面微观结
【基金项目】
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企业委托项目“活塞式压缩机活塞环-缸套摩擦副减磨耐磨及延寿技术研究”（项目号 W2016JSKF0318）；
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关于稀土化合物改性聚四氟乙烯材料的摩擦磨损性能已有研究报道,多为一种稀土化合物的单一添加,鲜有关于两种稀土化合物共同添加对PTFE材料的摩擦学性能影响。本文选用稀土氟化镧（LaF3）和氟化铈（CeF3）作为功能填料,石墨作为基础填料制备了PTFE基复合材料,主要研究了PTFE基复合材料在对偶件表面上形成的转移膜,探讨了转移膜厚度和覆盖率变化,以及LaF3/CeF3对PTFE基复合材料摩擦界面微观结构的影响。本论文分析了不同含量以及不同工况条件下转移膜厚度和覆盖率变化情况,并将转移膜与PTFE基复合材料的摩擦系数和磨损率进行关联。此外,还从PTFE基复合材料的磨屑的分子量变化、元素分析和磨损面形貌三个方面考察了LaF3/CeF3对PTFE基复合材料摩擦界面微观结构的影响。在本论文的实验范围内,主要得到了以下结论:1、不同因素对PTFE基复合材料摩擦转移的影响（1）LaF3/CeF3含量的影响:LaF3/CeF3的添加降低了转移膜厚度,提高了转移膜的覆盖率。当转移膜厚度在1.4μm至2.0μm的范围内时,转移膜的覆盖率集中在30%至65%的范围内,复合材料摩擦系数和磨损率相对较低。（2）工况条件的影响:随着载荷的增加,转移膜的覆盖率和厚度出现逐渐增加的趋势,当载荷达到1.0 MPa时,转移膜的覆盖率超过50%,且增加速度减缓。转移膜厚度和覆盖率随滑动速度增加也是呈现不断增加的趋势。2、不同因素对PTFE基复合材料摩擦学性能的影响（1）LaF3/CeF3含量的影响:相对于LaF3/CeF3的单一添加,当LaF3和CeF3均以0.6 Vol%共同添加到PTFE基复合材料中时,其减摩抗磨损效果最好。（2）工况条件的影响:PTFE基复合材料的摩擦系数随载荷的增大先降低后升高,磨损率随着载荷的增加而增大。在本实验条件下,当施加的载荷超过1.0 MPa时,复合材料的摩擦系数和磨损率都急剧增大,说明PTFE复合材料不适宜在高载荷条件下应用。当滑动速度在0.2 m/s～0.6 m/s之间,由于转移膜的形成,复合材料的摩擦系数和磨损率缓慢增加,但当滑动速度超过0.6 m/s时,复合材料的摩擦系数和磨损率急剧地增大。3、LaF3/CeF3对PTFE基复合材料摩擦界面微结构的影响（1）LaF3/CeF3的加入延缓了PTFE基复合材料的磨屑分子量的降低,稳定了转移膜,提高了转移膜与对偶件之间的界面结合力。（2）稀土元素与PTFE断链的端基发生化合反应,形成了稀土配位键合,填料与PTFE基体之间结合力更强,表现为S6试样的磨损面更光滑平整,裂纹减少。（3）通过XPS表征发现:试样磨损表面有稀土氟化物的存在,这有助于提高转移膜和对偶件之间的界面结合力,从而降低磨损。
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