模拟深海环境下超高分子量聚乙烯及其复合材料的摩擦磨损行为研究
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（１������ Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｓｏｌｉｄ Ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ，Ｌａｎｚｈｏｕ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｌａｎｚｈｏｕ Ｇａｎｓｕ ７３００００，Ｃｈｉｎａ；２������ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４９，Ｃｈｉｎａ）
（１） ：１４－１９．
Ｃｉｔｅ ａｓ：ＬＩＵ Ｈａｏ，ＷＡＮＧ Ｊｉａｎｚｈａｎｇ，ＹＡＮ Ｆｅｎｇｙｕａｎ．Ｗｅａｒ ｂｅｈａｖｉｏｕｒ ｏｆ ＵＨＭＷＰＥ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｉｎ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｄｅｅｐ ｓｅａ ｅｎｖｉ⁃ ｒｏｎｍｅｎｔ［ Ｊ］ ．Ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１９，４４（１） ：１４－１９．
２０１９ 年 １ 月 第 ４４ 卷 第 １ 期
润滑与密封
ＬＵＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
Ｊａｎ������ ２０１９ Ｖｏｌ������ ４４ Ｎｏ������ １
ＤＯＩ： １０������ ３９６９ ／ ｊ������ ｉｓｓｎ������ ０２５４－０１５０������ ２０１９�����wk.baidu.com ０１������ ００３ 文献引用： 刘昊，王建章，阎逢元．模拟深海环境下超高分子量聚乙烯及其复合材料的摩擦磨损行为研究［ Ｊ］ ．润滑与密封，２０１９，４４
关键词： 超高分子量聚乙烯； 静压； 海水； 摩擦磨损性能 中图分类号： ＴＧ１７２������ ２； ＴＨ１１７������ １
Ｗｅａｒ Ｂｅｈａｖｉｏｕｒ ｏｆ ＵＨＭＷＰＥ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｉｎ Ｓｉｍｕｌａｔｅｄ Ｄｅｅｐ Ｓｅａ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ
ＬＩＵ Ｈａｏ１，２ ＷＡＮＧ Ｊｉａｎｚｈａｎｇ１ ＹＡＮ Ｆｅｎｇｙｕａｎ１
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＵＨＭＷＰＥ；ｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅ；ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｓｅａｗａｔｅｒ；ｗｅａｒ ｂｅｈａｖｉｏｕｒ
（１������ 中国科学院兰州化学物理研究所， 固体润滑国家重点实验室 甘肃兰州 ７３００００； ２������ 中国科学院大学 北京 １０００４９）
摘要： 使用自行设计的高压摩擦磨损试验机考察超高分子量聚乙烯及其碳纤维、 玻璃纤维填充复合材料在模拟深 海环境下的摩擦磨损性能， 并研究海水静压对材料吸水率、 化学稳定性以及塑化作用的影响规律。 研究表明， 海水静 压对边界润滑段的摩擦因数影响很小， 但显著增大了弹流段的摩擦因数； 吸水过程增大了超高分子量聚乙烯及其复合 材料在静压下的磨损率， 其原因可能在于静压增大了材料的吸水率， 影响了材料的化学稳定性并加速了材料的塑化； 碳纤维、 玻璃纤维均有助于提升超高分子量聚乙烯在海水静压下的耐磨性能， 其中， 碳纤维填充高分子量聚乙烯在海 水静压下的耐磨性能优于玻璃纤维填充高分子量聚乙烯， 其磨损率基本不受海水静压影响。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｗｅａｒ ｂｅｈａｖｉｏｒｓ ｏｆ ＵＨＭＷＰＥ ａｎｄ ｉｔｓ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｆｉｌｌｅｄ ｂｙ ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ ａｎｄ ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒ ｒｅｓｐｅｃ⁃ ｔｉｖｅｌｙ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｂｙ ａ ｓｅｌｆ⁃ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｔｅｓｔ，ｂｙ ｗｈｉｃｈ ｔｈｅ ｄｅｅｐ ｓｅａ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｗａｓ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｓｅａｗａｔｅｒ ｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｏｎ ｓｅａｗａｔｅｒ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ，ｃｈｅｍｉｃａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｐｌａｓｔｉｃａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ ｗａｓ ｆｕｒｔｈｅｒ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｔｈｅ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｇｉｏｎ，ｗｈｉｌｅ ｉｔ ｈａｓ ｌｉｔｔｌｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｔｈａｔ ｏｆ ｔｈｅ ｂｏｕｎｄａｒｙ ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｒｅｇｉｏｎ．Ａｆｔｅｒ ｓａｔｕｒａｔｅｄ ｉｎ ｓｅａｗａｔｅｒ ｕｎｄｅｒ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｔｈｅ ｗｅａｒ ｒａｔｅ ｏｆ ＵＨＭＷＰＥ ａｎｄ ｉｔｓ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｉｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ． Ｔｈｅ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ａｎｔｉ⁃ｗｅａｒ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｓ ｐｏｓｓｉｂｌｙ ａ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｓｅａｗａｔｅｒ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ，ｄａｍａｇｅｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ ｐｌａｓｔｉｃａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ．Ｂｏｔｈ ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ ａｎｄ ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒ ｃａｎ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ａｎｔｉ⁃ｗｅａｒ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ＵＨＭＷＰＥ ｍａｔｒｉｘ．Ｔｈｅ ｗｅａｒ ｒａｔｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｆｉｌｌｅｄ ｂｙ ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ ｉｓ ａｌｍｏｓｔ ｕｎａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｍｕｃｈ ｌｏｗｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｆｉｌｌｅｄ ｂｙ ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒ．
模拟深海环境下超高分子量聚乙烯及其复合材料的摩擦磨损行为研究∗
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刘 昊１，２ 王建章１ 阎逢元１
（１） ：１４－１９．
Ｃｉｔｅ ａｓ：ＬＩＵ Ｈａｏ，ＷＡＮＧ Ｊｉａｎｚｈａｎｇ，ＹＡＮ Ｆｅｎｇｙｕａｎ．Ｗｅａｒ ｂｅｈａｖｉｏｕｒ ｏｆ ＵＨＭＷＰＥ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｉｎ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｄｅｅｐ ｓｅａ ｅｎｖｉ⁃ ｒｏｎｍｅｎｔ［ Ｊ］ ．Ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１９，４４（１） ：１４－１９．
２０１９ 年 １ 月 第 ４４ 卷 第 １ 期
润滑与密封
ＬＵＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
Ｊａｎ������ ２０１９ Ｖｏｌ������ ４４ Ｎｏ������ １
ＤＯＩ： １０������ ３９６９ ／ ｊ������ ｉｓｓｎ������ ０２５４－０１５０������ ２０１９�����wk.baidu.com ０１������ ００３ 文献引用： 刘昊，王建章，阎逢元．模拟深海环境下超高分子量聚乙烯及其复合材料的摩擦磨损行为研究［ Ｊ］ ．润滑与密封，２０１９，４４
关键词： 超高分子量聚乙烯； 静压； 海水； 摩擦磨损性能 中图分类号： ＴＧ１７２������ ２； ＴＨ１１７������ １
Ｗｅａｒ Ｂｅｈａｖｉｏｕｒ ｏｆ ＵＨＭＷＰＥ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｉｎ Ｓｉｍｕｌａｔｅｄ Ｄｅｅｐ Ｓｅａ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ
ＬＩＵ Ｈａｏ１，２ ＷＡＮＧ Ｊｉａｎｚｈａｎｇ１ ＹＡＮ Ｆｅｎｇｙｕａｎ１
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＵＨＭＷＰＥ；ｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅ；ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｓｅａｗａｔｅｒ；ｗｅａｒ ｂｅｈａｖｉｏｕｒ
（１������ 中国科学院兰州化学物理研究所， 固体润滑国家重点实验室 甘肃兰州 ７３００００； ２������ 中国科学院大学 北京 １０００４９）
摘要： 使用自行设计的高压摩擦磨损试验机考察超高分子量聚乙烯及其碳纤维、 玻璃纤维填充复合材料在模拟深 海环境下的摩擦磨损性能， 并研究海水静压对材料吸水率、 化学稳定性以及塑化作用的影响规律。 研究表明， 海水静 压对边界润滑段的摩擦因数影响很小， 但显著增大了弹流段的摩擦因数； 吸水过程增大了超高分子量聚乙烯及其复合 材料在静压下的磨损率， 其原因可能在于静压增大了材料的吸水率， 影响了材料的化学稳定性并加速了材料的塑化； 碳纤维、 玻璃纤维均有助于提升超高分子量聚乙烯在海水静压下的耐磨性能， 其中， 碳纤维填充高分子量聚乙烯在海 水静压下的耐磨性能优于玻璃纤维填充高分子量聚乙烯， 其磨损率基本不受海水静压影响。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｗｅａｒ ｂｅｈａｖｉｏｒｓ ｏｆ ＵＨＭＷＰＥ ａｎｄ ｉｔｓ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｆｉｌｌｅｄ ｂｙ ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ ａｎｄ ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒ ｒｅｓｐｅｃ⁃ ｔｉｖｅｌｙ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｂｙ ａ ｓｅｌｆ⁃ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｔｅｓｔ，ｂｙ ｗｈｉｃｈ ｔｈｅ ｄｅｅｐ ｓｅａ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｗａｓ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｓｅａｗａｔｅｒ ｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｏｎ ｓｅａｗａｔｅｒ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ，ｃｈｅｍｉｃａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｐｌａｓｔｉｃａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ ｗａｓ ｆｕｒｔｈｅｒ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｔｈｅ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｇｉｏｎ，ｗｈｉｌｅ ｉｔ ｈａｓ ｌｉｔｔｌｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｔｈａｔ ｏｆ ｔｈｅ ｂｏｕｎｄａｒｙ ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｒｅｇｉｏｎ．Ａｆｔｅｒ ｓａｔｕｒａｔｅｄ ｉｎ ｓｅａｗａｔｅｒ ｕｎｄｅｒ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｔｈｅ ｗｅａｒ ｒａｔｅ ｏｆ ＵＨＭＷＰＥ ａｎｄ ｉｔｓ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｉｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ． Ｔｈｅ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ａｎｔｉ⁃ｗｅａｒ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｓ ｐｏｓｓｉｂｌｙ ａ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｓｅａｗａｔｅｒ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ，ｄａｍａｇｅｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ ｐｌａｓｔｉｃａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ．Ｂｏｔｈ ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ ａｎｄ ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒ ｃａｎ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ａｎｔｉ⁃ｗｅａｒ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ＵＨＭＷＰＥ ｍａｔｒｉｘ．Ｔｈｅ ｗｅａｒ ｒａｔｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｆｉｌｌｅｄ ｂｙ ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ ｉｓ ａｌｍｏｓｔ ｕｎａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｍｕｃｈ ｌｏｗｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｆｉｌｌｅｄ ｂｙ ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒ．
模拟深海环境下超高分子量聚乙烯及其复合材料的摩擦磨损行为研究∗
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刘 昊１，２ 王建章１ 阎逢元１