芳纶颗粒和短碳纤维增强聚酰亚胺复合材料与Al₂O₃摩擦学性能研究

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增强填料对聚合物复合材料的摩擦学性能和摩擦膜形成具有重要影响。本研究系统调查了芳纶颗粒（AP）和短碳纤维（SCF）增强聚酰亚胺（PI）复合材料中添加六方氮化硼（h-BN）和二氧化硅（SiO₂）纳米颗粒与氧化铝滑动摩擦的摩擦学性能。研究发现，AP增强PI复合材料的摩擦学性能与压力×速度（p×ν）因子和纳米颗粒的关联性不强。AP与对偶材料间的相互作用无法引起转移磨屑的摩擦烧结，导致摩擦膜呈粘性状态，摩擦系数和磨损量较高。而将硬质SCF引入PI基体后，改变了与氧化铝的界面相互作用。当SCF增强PI中添加SiO₂纳米颗粒时，形成了富含二氧化硅的致密摩擦膜，具有高承载能力且易于剪切，在8 MPa·1m/s工况下显著降低了PI复合材料的摩擦系数和磨损量。此外，由于h-BN熔点高，在SCF增强PI的摩擦膜中观察到的六方氮化硼纳米颗粒较少。研究结果表明，纤维增强类型和纳米填料的选择对复合材料摩擦膜结构和摩擦学性能有决定性影响。

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