湿热老化对多填料增强环氧复合材料涂层钢摩擦行为和磨损机制的影响

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基于聚合物的复合材料涂层是改善钢结构在湿热老化条件下摩擦学性能和服役耐久性的有效策略。本研究通过机械增强和摩擦润滑填料改性环氧树脂，成功制备了多填料增强环氧复合材料（MFREC）。详细研究了MFREC在湿热老化条件下的吸水行为、力学和热性能演变、摩擦行为、磨损机制及微观形貌。研究结果表明，MFREC在蒸馏水和5 wt% NaCl溶液中的吸水曲线符合两阶段扩散模型，准平衡吸水率分别为4.23%和3.67%。树脂水解和填料/基体界面脱粘是MFREC力学和热性能降解的根本原因。湿热老化使MFREC与钢的界面剪切强度逐渐降低，但粘结性能未丧失，因为均匀分散的多填料可填充基体内部缺陷并延长裂纹扩展路径。湿热老化前，MFREC相比纯树脂基体具有优异的摩擦磨损性能，特别是在水润滑条件下，抗磨性相比室温干摩擦提高59.6%，源于水润滑与改性填料抗摩擦特性的耦合效应。湿热老化对MFREC摩擦系数影响较小（<12%），但抗磨性能显著下降，60 °C浸泡条件下磨损体积增加255.1%。这是因为热/力学性能的降解不足以抵抗钢球的高剪切应力，导致严重的疲劳磨损。

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