不同服役温度下聚氨酯密封材料的摩擦学行为研究

摘要

目的探讨高寒/热服役温度(−50~60℃)对聚氨酯材料摩擦学行为的影响。方法以聚氨酯/316L不锈钢为研究对象,采用UMT-3型摩擦磨损试验机,并结合高低温试验装置进行不同服役温度下的摩擦磨损实验。着重分析聚氨酯/316L密封副界面的摩擦系数演变规律、聚氨酯磨损表面形貌及损伤机制等重要特性。结果低温区段(−50~0℃)时,随温度升高,摩擦副界面的摩擦系数由−50℃时的1.08降低至0℃的0.77;聚氨酯的磨损率均在0.5 kg/m以下,抗磨损性能增强;由于微切削作用,发生了微观分子的断裂,导致磨损表面颗粒物较多,−50℃时的磨屑平均尺寸为87.3μm,其主要磨损机制为磨粒磨损。常温(25℃)及高温(60℃)环境则加剧了材料的磨损,磨损率均高于1 kg/m,界面的摩擦系数分别为0.98和0.62。常温环境下,宏观分层剥落起主导作用,表现为疲劳磨损特征;高温时,则因摩擦热导致磨损表面出现轻微的粘着现象,所产生的磨屑因参与磨损而呈现出尺寸偏大(平均386.7μm)的条状结构。另外,材料磨损表面伴随着片状剥离层的脱落,均形成了月牙状凹坑,相同面积下,0℃时的凹坑数量约是60℃时的4倍。结论温度对聚氨酯摩擦磨损性能有显著影响,不同服役温度会使聚氨酯材料呈现出不同的损伤机制。