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聚合物基复合材料低温摩擦磨损性能研究及低温大温变关节轴承测试平台研制

固体润滑材料备受航空、航天、超导、能源等低温润滑领域的关注，聚合物基复合材料作为固体润滑材料的一种，在低温下仍具有一定的润滑性能，但是低温对聚合物基复合材料摩擦磨损性能的影响机制尚不明晰，尤其是低温下聚合物复合材料摩擦转移膜的形成和演化规律缺乏较深入的研究。通过研究聚醚醚酮（PEEK）-聚四氟乙烯（PTFE）基复合材料在20℃~-100℃温度范围内、真空环境下的摩擦磨损性能发现：该复合材料在此宽温域内摩擦系数均低于0.1；并且受转移膜形成和热激活摩擦的共同作用，摩擦系数在-70℃时达到最低值。此外，对于使用间位芳纶（Nomex）纤维和聚四氟乙烯（PTFE）纤维编织而成的自润滑衬垫作为润滑材料的自润滑关节轴承，在其完成-160℃氮气环境下的寿命试验后，通过对轴承内圈外表面的表征分析证明了转移膜的存在，验证了原位在线观测关节轴承内圈外表面转移膜的可行性。为了后续进行关节轴承低温、大温变、真空、气氛等环境下的摩擦磨损试验及其自润滑机理的研究，研制了低温大温变关节轴承测试平台，其可实现温度低至100K真空/氮气环境下的轴承摩擦磨损测试、关节轴承原位转移膜在线观测等功能。