用于超聲電機的聚四氟乙烯／聚苯酯復合摩擦材料
田秀，曲建俊，孫鳳艷
(哈爾濱工業(yè)大學，黑龍江哈爾濱1 50001)
摘要：針對超聲電機摩擦材料的特殊應用，將聚苯酯(Ekon01)與聚四氟乙烯(PTFE)共混制成復合材料，試驗分析其力學性能矛¨干摩擦滑動條件下的摩擦學陛能。借助于掃描電鏡(SEM)手段，考察復合材料磨損表面形貌，探討其摩擦磨損機理。并將PTFE/Ekon01復合材料作為超聲電機摩擦材料，測試行波型超聲電機的驅(qū)動特性。結果表明，PTFE能性有效改善Ekonol的脆性；Ekoll01能增加PTFE的硬度。PTFE大幅降低Ekon01的摩擦系數(shù)，并使磨損率逐漸增大。隨PTFE含量增加，PTFE/Ekon01復合材料的磨損機理由疲勞剝落和機械犁削逐漸轉變?yōu)閴簼⒑驼持p。當Ekon01：PTFE為8：2時，復合材料的沖擊強度、硬度和耐磨性較好，且超聲電機驅(qū)動性能較優(yōu)，
是較好的超聲電機摩擦材料。
關鍵詞：聚苯酯；聚四氟乙烯；超聲電機；摩擦磨損
O前言
超聲電機摩擦材料工作在伴有超聲波振動的干摩擦滑動條件下，復雜的條件要求其具有摩擦系數(shù)高、耐磨性好且對偶件無磨損、運行穩(wěn)定、導熱性好、無摩擦噪音、可精密加工、粘結性好等[1]特性。Ekon01不僅耐磨性好，且摩擦系數(shù)較高。特別與其它聚合物相比，它具有類金屬性能，即導熱性好、熱穩(wěn)定性好。此外，它壓縮強度高，尺寸穩(wěn)定性好、不磨傷對偶件。但是Ekonol性脆，沖擊強度低，成型加工較困難[2,3].PTFE的動靜摩擦系數(shù)差異小、穩(wěn)定性好、使用溫度寬[4,5]。但是它易蠕變、耐磨性能差[6]。然而，Ekorlol與PTFE制成復合材料即可在性能上互補，克服Ekon01的脆性和PTFE的易蠕變性，又可保持各自的性能優(yōu)勢。具體對PTFE/konol共混體系性能的報道較少。余乃梅等研究F[7]了PTFE／Ekon01共混體系的多種性能，并用偏光顯微鏡、差熱分析了共混材料的相態(tài)。賈曉梅等[8]研究了35％以下的Ekon01填充PTFE的復合材料摩擦磨損性能。何鵬等[9]研究了添入量為10％的多種填料對Ekonol的摩擦學性能影響。
本文將：EkonoI與PTFE共混制成復合材料，著重研究PTFE/Ekonol復合材料體系的力學性能和在干摩擦滑動條件下的摩擦學性能，并利用掃描電鏡觀察PTFE／Ekon01復合材料的磨損表瑤形貌，進而探討其摩擦磨損機理。并將PTFE／EKon01復合材料作為超聲電機的摩擦材料，測試超聲電機的空載轉速和堵轉力矩，以獲得Ekon01與PTFE的****配比，為超聲電機摩擦材料的設計和制備提供理論指導。
1試驗部分
1．1原材料及復合材料試樣的制備
Ekonol，密度1．44g／cm3，平均粒徑14μm，中吳晨光化工研究院產(chǎn)品；PTFE，密度2 15g／cm3，平均粒徑25μm，中吳晨光化工研究院產(chǎn)品。本文將PTFE填入到Ekon01中，按O～********的全范圍配比共混，每隔********PTFE制成一組復合材料。復合材料試樣制備過程為原料經(jīng)過篩烘干后按配方比例稱量，利用高速攪拌機充分混合后裝入金屬模具中，在100MPa壓力下保壓10min冷壓成型，再經(jīng)高溫燒結后切削、打磨制成試樣。
1.2試驗條件及方法
沖擊強度試驗采用xcJ-40型簡支梁式擺錘沖擊試驗機執(zhí)行，試樣尺寸為90mm×10mmx7mm，豁口尺寸為φ2mm×10㈣。硬度試驗采用HRl50洛氏硬度計，選用M標尺。摩擦磨損試驗采用環(huán)一塊式M-200型磨損試驗機，在干摩擦滑動條件下測定試樣昀摩擦系數(shù)和磨損量。對偶件材料為45#鋼，預壓力為10kg，對偶件轉速為200r/min，對磨時間為30min。上述試驗均重復3次，取平均值作為結果數(shù)據(jù)。超聲電機試驗采用B13模態(tài)40圓盤形行波型超聲電機，其預壓力加載裝置及定子振動模態(tài)如圖l所示，定子材料為LYCZl2硬鋁。將復合材料作為超聲電機摩擦材料，粘貼在鋁轉子上，為比較材料差異，其厚度均為2．5mm，試驗前均經(jīng)過1200#砂紙打磨和丙酮清洗，超聲電機的激勵頻率，為41．5kHz，激勵電壓Vp-p為180V。超聲電機定、轉子間預壓力由彈簧提供。
2結果與討論
2.1力學性能
超聲電機摩擦材料需要取得適當?shù)臎_擊強度和硬度。沖擊強度較大的軟材料會吸收超聲振動能，從而降低摩擦驅(qū)動力的轉換效率；摩擦材料硬度較大時，超聲電機定轉子接觸狀態(tài)容易受轉子加工精度的影響，導致接觸不均勻現(xiàn)象 [10]，宏觀表現(xiàn)為電機運行不穩(wěn)定，引起爬行和噪聲。圖2給出的是 |
