数值模拟填料含量对Cu/PTFE复合材料摩擦性能的影响

摘要

为了探讨填料含量对Cu/聚四氟乙烯(PTFE)复合材料摩擦磨损的影响,运用二维颗粒流程序(PFC2D)对PTFE基复合材料在不同含量的Cu颗粒填充条件下与45#钢的摩擦磨损过程进行数值模拟分析,主要研究了Cu/PTFE复合材料的摩擦转移及磨损问题.模拟结果表明:Cu/PTFE复合材料与45#钢组成摩擦副时,会在45#钢表面形成一层转移颗粒层,转移颗粒层的形成能够有效地降低PTFE基复合材料的磨损.Cu颗粒的添加一方面可以通过自身转移的“钉扎”作用促进转移颗粒层的形成,另一方面由于提高了复合材料的整体强度,又对转移颗粒层的形成产生了一定的抑制作用.所以添加适量的Cu有利于转移颗粒层的形成,但Cu含量过高时其作用又会降低.Cu颗粒的加入降低了PTFE基复合材料的磨损量,且随着Cu含量的增加减磨效果增强.在Cu颗粒的质量分数为50％时,PTFE基复合材料的磨损颗粒数较纯PTFE的减少了近一半.