(一)非金属基润滑材料_非金属润滑材料的摩擦学特性_非.doc

第1节 （一）二硫化钼-（MoS2）非金属基润滑材料 非金属润滑材料的摩擦学特性 非金属润滑材料的性能概论文章来源：开拓者钼业公司网址：第三章 二硫化钼-（MoS2）非金属基润滑材料 本章叙述的二硫化钼-（MoS2）非金属基润滑材料主要是指高分子材料，或称高分子聚合物。由于高分子材料组织结构的不同，呈现出性能上的各种差异，使得每种材料都有其优良的特性和明显的不足。在实际应用中，使用单一的高分子聚合物的机会较少，往往采用了多组无结合的复合材料，以期获得在某种工况条件下综合性能良好的适用材料。其中，填充 (包括共混)型、粘结型、浸渍型和背衬型等复合材料都是经常被应用的非金属基复合润滑材料。而这些材料的应用场合也有较大的差异。第一节 二硫化钼-（MoS2）非金属润滑材料的摩擦学特性 高分子材料可以分为两大类：遇热软化的热塑性材料和遇热硬化的热固性材料二硫化钼-（MoS2），前者由长链状高分子材料构成，有结晶型和非结晶型两种。轴承等材料所用的多为熔点比较固定的结晶型高分子材料，如聚乙烯、尼龙、聚缩醛、聚四氟乙烯和聚酰亚胺等。热固性高分子材料包括酚醛树脂和环氧树脂等，具有三维网络结构，不显示结晶性。在固体润滑膜中，这些树脂与其说是用其润滑性，不如说是作为粘结剂而发挥作用更为合适。 一、二硫化钼-（MoS2）非金属润滑材料的性能概论 几种典型的二硫化钼-（MoS2）非金属润滑材料的物理机械性能见表 3-1。高分子二硫化钼-（MoS2）材料的机械性能和热性能都比金属的差，但聚酰亚胺的抗压强度等已与金属材料相接近。 二硫化钼-（MoS2）热塑性高分子材料系由长碳镣高分子构成，这种长链形成的板状晶体称为薄层，薄层集中起来构成球晶。尼龙和聚乙烯等大多数热塑性高分子都是球晶结构。然而PTFE却是带状结构。PTFE具有结晶薄层与非结晶部分交替排列的带状结构。其中，非结晶部分容易滑动，因而摩擦系数较小。相反，球晶结构的薄层间就很难滑动，所以摩擦系数比PTFE 高。PTFE的非结品部分容易滑动有利于摩擦，但也引起了磨损的增加。图 3-1为PTFE、尼龙、聚乙烯的磨损率与负荷关系的相对比较示图。可以看出，PTF的磨损率比尼龙和聚乙烯的至少高 10， 100倍。因批可以说，二硫化钼-（MoS2）材料分子结构也决定了材料的摩擦学特性。 由图 3-1 可见，二硫化钼-（MoS2）材料的磨损率与负荷几乎成正比例关系。一旦负荷增加或摩擦速度大热塑性高分子材料 (如聚乙烯等)的表面层会因摩擦热而容易熔融。如果摩擦条件进一步苛刻，则熔融层相应扩大，并流出摩擦接触区之外，变成所谓的熔融磨损状态。 聚酰亚胺是一种热塑性高分子材料，但很难说它具有热塑性。图3-2示出了聚酰亚胺的磨损率与摩擦速度的关系。可以看出，在速度超过3in/s时，聚酰亚胺的磨损率就开始下降这是因为聚酰亚胺的分解温度低于其熔点，而摩擦热导致其表面层碳化的结果。 二硫化钼-（MoS2）与其他圆体润滑剂相比，二硫化钼-（MoS2）高分子材料的摩擦学性能一般不容易受气氛的影响。这种情况以 PTFE 为例就足以得到说明。图 3-3 是PTFE与钢对摩时磨损率与负荷间的关系。图 3-3 表示，在真空中和空气中的试验结果完全吻合。图 3-4 是在改变气氛压力的过程中，PTFE之间互相对摩时摩擦系数变化的规律。二硫化钼-（MoS2）在气氛压力发生变化时，PTFE的摩擦系数基本保持恒定。试验中在气氛压力接近大气压力时摩擦系数有所上升，发现这是由于受水蒸气影响的结果。茌干燥空气中，PTFE适用于真空-气和气氛压力变化条件下的机械润滑。事实上，宇宙飞行器的润滑主要使用PTFE基复合材料二硫化钼-（MoS2）。 其他高分子材料的摩擦学性能也基本不受气氛的影响，或者所受影响很小。但是尼龙除外，其摩擦学性能随湿度的不同.非常明显的变化。图 3-5 表示在改变水蒸气压力时，尼龙6 与钢球对摩时摩擦系数的变化情况。显然，在水蒸气气氛中，尼龙的摩擦系数增大了。尼龙在水中的磨损也会增大。二硫化钼-（MoS2）其他一些高分子材料在水中或海水中的耐磨性也大都不如在干燥状态下的好。二硫化钼-（MoS2）几种高分子材料在 MM-200型试验机上所测得的摩擦学性能数据见表 3-2。试验条件负荷196N线速度 0.42m/s： 对偶材料为 45# 钢 ( HR c 50，Ra0.l6m)。试验时间 l20min。其、中PPS、PC为 75min，PTFE为 60min，PA1010为 45min。 开拓者钼业