艾文涛,周 剑,胡坤宏,刘 焜,刘小君

(1.合肥工业大学 机械工程学院,安徽 合肥 230009;2.合肥学院 能源材料与化工学院,安徽 合肥 230601)

0 引 言

热塑性聚合物材料由于其快速的发展和广泛的应用,已成为工业、农业和科技领域的重要材料。聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为热塑性材料的典型代表,由于具有重量轻、透光性好、化学性质稳定、制造成本低等优点被广泛应用于汽车零部件、工业用品、日用消费品和医疗等领域[1-2]。

PMMA对温度的变化比较敏感,对于作为结构件的PMMA制品,温度的变化能改变其表面物理性质,进而影响其摩擦磨损性能,造成结构件的失效或破坏。划痕摩擦测试简化了材料的摩擦过程,已成为研究材料表面摩擦行为的重要方法[3];文献[4]对不同温度下的聚合物的性能进行了研究,发现环境温度的升高会对PMMA的表观摩擦系数和动态硬度有很大影响;文献[5]研究表明在摩擦过程中PMMA划痕堆积高度的变化与作为温度函数的比率E/H具有相同的趋势;文献[6] 对PMMA和FSDT涂层硅衬底的摩擦研究发现摩擦引起的热量使摩擦力与应用温度曲线的变化向较低的应用温度范围移动。虽然目前对于PMMA摩擦特性的相关研究很多,但是一般单独侧重于研究摩擦系数或是划痕特征,对于综合它们之间的内在关联性以研究温变摩擦磨损机理的研究还较少。

本文利用旋转式高温摩擦磨损实验机研究PMMA圆盘与氮化硅陶瓷球(Si3N4)的滑动摩擦及磨损特性随温度和载荷的变化规律,通过分析划痕图像、截面堆积特征以及摩擦系数曲线的振动模式来探索PMMA的温变摩擦和磨损机理。……