1175 / 2023-03-16 22:42:47

织构化UHMWPE/SiC复合材料的制备与摩擦学性能研究

超高分子量聚乙烯（UHMWPE）具有极低的摩擦系数，但其硬度较低、导热性能差，在高速高压的摩擦工况下磨损严重。为了提高其在极端条件下的摩擦学性能，对UHMWPE进行了填料改性和表面织构化处理。通过热压成型技术制备出UHMWPE/SiC复合材料，以实现填料改性，添加的SiC填料具有高刚性和导热性能，可以提高UHMWPE的承载能力和导热性能。采用纳秒激光刻蚀技术在UHMWPE/SiC复合材料表面制备出网格状线型织构，以完成表面织构化处理。纳秒激光在刻蚀过程中，材料表面会产生撕裂和大片脱落的现象。在摩擦过程中，被撕裂的材料更容易聪基体上脱落下来，从而形成转移膜减小摩擦系数，而大片脱落会使材料表面出现许多孔洞，这些孔洞在干摩擦过程中，容纳磨屑避免了磨粒磨损，同时在边界润滑和流体动压润滑过程中，产生“二次润滑”和微流体动压，提高表面承载能力。摩擦实验结果显示，填料改性使UHMWPE的摩擦系数和磨损量分别降低了约50％和96％；表面织构化处理使UHMWPE/SiC复合材料的摩擦系数和磨损量分别降低了约51％和91％。这种填料改性和表面织构化处理相结合的技术大大改善了UHMWPE的摩擦学性能，为高分子聚合物摩擦学性能的改善提供了一种新的思路。