李 寧, 潘炳力, 張龍龍, 王 琦, 賈閏囝, 閆俊江, 趙 爽

(河南科技大學(xué) 化工與制藥學(xué)院, 河南 洛陽 471000)

摩擦磨損普遍存在于工業(yè)發(fā)展中，材料的磨損對于機(jī)械器件的穩(wěn)定性和可靠性有著重要的影響. 具有優(yōu)異性能的潤滑劑是降低機(jī)械摩擦磨損，延長使用壽命及減少能源損耗的重要手段. 聚合物具有優(yōu)異的物理化學(xué)性能，如耐腐蝕，自潤滑性能好等. PTFE作為聚合物中性能出眾的材料，成為大部分產(chǎn)業(yè)中不可或缺的重要組分之一，在航天航空[1]、工業(yè)生產(chǎn)[2]以及醫(yī)療[3]等領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用，其摩擦學(xué)理論也發(fā)展迅速.

PTFE因具有低摩擦系數(shù)，良好的耐熱性和抗腐蝕性而常被用做固體潤滑劑[4-6]. 但由于其力學(xué)性能和耐磨性能較差[7-8]，導(dǎo)致在摩擦學(xué)應(yīng)用方面受到了很大的限制. 為了提高PTFE的耐磨性，研究人員對PTFE的改性進(jìn)行深入研究[9-10]. 填充改性作為1種能夠有效提高復(fù)合材料性能的方法，被廣泛地應(yīng)用于PTFE基復(fù)合材料的性能增強(qiáng)[11]. 裴高林等[12]研究了不同的固體潤滑填料(石墨、二硫化鉬、氮化硼和氟化石墨)對PTFE性能的影響，試驗(yàn)表明4種填料均能夠降低PTFE的磨損率，并保持良好的低摩擦特性. Sun等[13]研究發(fā)現(xiàn)在聚四氟乙烯中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%~20%氮化鎵纖維可以使聚合物磨損率降低近3個(gè)數(shù)量級. Aderikha等[14]研究了超聲處理膨脹石墨(EG)填充改性PTFE復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能，研究表明EG作為填料可以將PTFE的磨損率降低到6×10-7mm3/(N·m). Sun等[15]以鈹、鍺顆粒為填料填充改性PTFE，試驗(yàn)表明鈹、鍺顆粒能夠有效降低PTFE復(fù)合材料的磨損率.

近年來，二維層狀納米材料如石墨烯等填充增強(qiáng)聚合物受到學(xué)者們的廣泛關(guān)注[16]. 二維材料由于較弱的層間結(jié)合力，在摩擦過程中容易分開，導(dǎo)致相鄰層相對滑動，從而減少摩擦過程中的摩擦力[17-18]. FeOCl具有與傳統(tǒng)的范德華層狀材料相似的性質(zhì)，其具有特殊的層狀結(jié)構(gòu)，屬于正交晶系，以扭曲八面體的形式進(jìn)行堆積[19]；相較于其他一些層狀材料，F(xiàn)eOCl成本較低并且Fe元素?zé)o毒和對環(huán)境無害；目前對于氯氧化鐵應(yīng)用于摩擦方面的研究較少，且大部分對于聚合物基復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能改善的研究都是在干摩擦條件下進(jìn)行的，而對于聚四氟乙烯復(fù)合材料在石蠟油潤滑狀態(tài)的摩擦學(xué)性能研究更為匱乏. 另一方面研究者發(fā)現(xiàn)在一些體系中潤滑介質(zhì)形成的油膜具有主要的潤滑作用[20]，張鼎等[21]研究了聚苯硫醚復(fù)合材料在柴油潤滑下的摩擦學(xué)性能，為柴油潤滑工況下的摩擦副設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù). 填充硬質(zhì)顆粒如Al2O3提高PTFE耐磨性的同時(shí)，往往會使其摩擦系數(shù)出現(xiàn)上升的趨勢，那么在填充改性的同時(shí)加入石蠟油進(jìn)行潤滑能否既提高材料的耐磨性，又保持較低的摩擦系數(shù)值得進(jìn)一步探究[22]. 因此，對于填料增強(qiáng)PTFE復(fù)合材料在石蠟油潤滑條件下潤滑效果的研究具有重要的意義.

本文中以PTFE為聚合物基體，以FeOCl為改性填料，采用冷壓熱燒工藝制備了PTFE-FeOCl復(fù)合材料.研究了在石蠟油潤滑條件下FeOCl含量對PTFE復(fù)合材料的影響以及不同載荷下PTFE-FeOCl復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能，探究了復(fù)合材料在石蠟油潤滑條件下的摩擦學(xué)機(jī)理.

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)材料及制備

聚四氟乙烯由濟(jì)南化工廠生產(chǎn)，工業(yè)純；六水合三氯化鐵(FeCl3·6H2O，AR分析純)由天津市大茂化學(xué)試劑廠生產(chǎn)；液體石蠟由天津市德恩化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)；微波爐(G70F20N2L-DG (80)型)由廣東格蘭仕微波生活電器制造有限公司生產(chǎn)；MM-2HL型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)由濟(jì)南恒旭試驗(yàn)機(jī)技術(shù)有限公司生產(chǎn)；馬弗爐，型號SX2，由龍口市電爐制造廠生產(chǎn)；邵氏硬度計(jì)，型號LXD-D，由東莞市三量量具有限公司生產(chǎn)；攪拌機(jī)，型號WBL2521H，由美的集團(tuán)股份有限公司生產(chǎn)；掃描電子顯微鏡(SEM，F(xiàn)lexSEM 1000 型)，購于日本日立公司；X射線能譜儀(EDS，EDX-7000)，購于日本島津公司；粉末X射線衍射儀(XRD， Bruker D8 advance 型)，購于布魯克(北京)科技有限公司；電腦體視顯微鏡購自濟(jì)南普業(yè)機(jī)電技術(shù)有限公司.

FeOCl的制備：取適量的六水合三氯化鐵放入研缽中進(jìn)行充分研磨后轉(zhuǎn)移到坩堝中，將坩堝放入微波爐中，在220 ℃下微波處理10 min. 用無水丙酮洗滌3次，之后在真空干燥箱中60 ℃干燥12 h，最終得到所需的FeOCl.

PTFE-FeOCl樣品的制備：稱取一定量的聚四氟乙烯粉末，在150 ℃烘箱中烘1.5 h. 混合方法為干法混料，利用攪拌設(shè)備，分別將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%、1%、3%、5%和10%的FeOCl粉末與聚四氟乙烯粉攪拌3次，每次攪拌15 s，使其充分混合. 采用冷壓熱燒工藝制備聚四氟乙烯復(fù)合材料，具體制備工藝如下：將混合攪拌后的粉末裝入壓塊機(jī)，成型壓力為27.5 MPa，恒壓保持15 min；將壓制好的樣塊放入馬弗爐中燒結(jié)：燒結(jié)溫度為375 ℃，保溫時(shí)間3 h，冷卻速度為隨爐自然冷卻. 最后得到的樣塊尺寸為30 mm×30 mm×7 mm. 含不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的5種材料分別記為PTFE、PTFE-0.5%FeOCl、PTFE-1% FeOCl、PTFE-3% FeOCl、PTFE-5%FeOCl、PTFE-10% FeOCl. 最后，將由冷壓熱燒工藝得到的樣塊裁剪為30 mm×6 mm×7 mm的樣條以備測試.

1.2 試驗(yàn)方法

采用MM-2HL型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)(按照GB3960-83)評價(jià)其摩擦磨損試驗(yàn). 分別用240目及1000目砂紙對PTFE復(fù)合材料試樣和對偶件GCr15鋼環(huán)表面進(jìn)行打磨至粗糙度為0.2~0.4 μm，并用丙酮擦拭樣品和對偶件. 試驗(yàn)轉(zhuǎn)速為200 r/min，摩擦?xí)r間為30 min，且在測試過程中用塑料滴管每3 min添加2滴液體石蠟至金屬對偶表面，在此狀態(tài)下分別測定載荷為40、60、80、100和150 N時(shí)試樣的摩擦系數(shù)和磨損量. 摩擦系數(shù)通過傳感器在線測量，待試驗(yàn)結(jié)束后，測量PTFE材料的磨痕寬度，并根據(jù)公式(1)對其磨損率進(jìn)行計(jì)算. 對所有的樣品都進(jìn)行了3次重復(fù)試驗(yàn)，且以3次試驗(yàn)的平均值作為材料的最終測定數(shù)值，以此保證數(shù)據(jù)的可靠性.用邵氏硬度計(jì)測量試樣的硬度，測量5次并取平均值作為樣品最終硬度并用掃描電子顯微鏡(SEM)表征PTFE樣品的微觀形貌.

式中：B為試件寬度(mm)；R為對偶鋼環(huán)半徑，20.0 mm；b為磨痕寬度(mm).

將鋼環(huán)表面形成的轉(zhuǎn)移膜從鋼環(huán)上剝離，采用以下工藝進(jìn)行清洗：首先將摩擦試驗(yàn)后的鋼環(huán)用丙酮/甲酸(體積比為3∶7)混合溶液超聲清洗15 min. 得到的懸浮液用稀釋的H2SO4洗滌3次，過濾得到剝落的轉(zhuǎn)移膜. 最后，將轉(zhuǎn)移膜用去離子水沖洗至pH值為7，放入真空干燥箱中干燥，即得到用于分析的轉(zhuǎn)移膜[23].

2 結(jié)果與討論

2.1 FeOCl樣品表征

圖1 所示為制備的FeOCl顆粒的SEM照片、EDS測試圖及FeOCl的微觀晶體結(jié)構(gòu)圖. 從圖1(a)中可以看出FeOCl呈現(xiàn)出大小為1~4 μm的層狀結(jié)構(gòu)，符合二維層狀納米材料的結(jié)構(gòu)形貌，掃描電鏡進(jìn)一步證明了樣品的結(jié)構(gòu). FeOCl中的每個(gè)Fe原子由4個(gè)O原子、2個(gè)Cl原子進(jìn)行配位，表現(xiàn)為八面體構(gòu)型，最外層的1層Cl原子，由于其范德華作用，使得FeOCl具有層狀結(jié)構(gòu)，如圖1(c~e)所示. 為了進(jìn)一步驗(yàn)證FeOCl是否制備成功，對FeOCl進(jìn)行了EDS測試. 測試結(jié)果如圖1(b)所示：材料中含有Fe、Cl和O元素，并且由圖2的FeOCl樣品譜圖可知，在2θ=11.18°、26.15°、35.39°出現(xiàn)衍射峰，這些峰對應(yīng)FeOCl的(010)、(110)、(021)晶面，進(jìn)一步證明成功合成了二維層狀納米材料FeOCl[24].

Fig. 1 Structural characterization of FeOCl：(a) SEM micrograph; (b) EDS; (c~e) microscopic crystal structure diagram圖1 FeOCl的結(jié)構(gòu)表征：(a) SEM照片；(b) EDS表征圖；(c~e)微觀晶體結(jié)構(gòu)圖

Fig. 2 XRD characterization of FeOCl圖2 FeOCl的XRD表征

2.2 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的PTFE-FeOCl復(fù)合材料的硬度及拉伸性能

復(fù)合材料的硬度與基體本身的性質(zhì)有關(guān)，所填充填料的種類以及含量也是影響硬度的重要因素. PTFE本身的硬度較低，導(dǎo)致其承載能力較差，當(dāng)受到外力作用時(shí)容易變形，而外來硬質(zhì)顆粒的加入可以提高其硬度. 如圖3(a)所示，F(xiàn)eOCl的加入明顯提高了復(fù)合材料的硬度，對PTFE分子鏈的斷裂和滑移起到了抑制作用. 這是由于FeOCl的硬度大于PTFE的硬度，添加適量的FeOCl可以提高復(fù)合材料的硬度，但過量的FeOCl會導(dǎo)致顆粒分散不夠均勻，容易團(tuán)聚. FeOCl粒子在摩擦過程中會嵌入對偶鋼環(huán)的摩擦表面，能夠?qū)⑥D(zhuǎn)移膜錨固在樣品與對偶鋼環(huán)摩擦界面[25]，有利于形成均勻連續(xù)的轉(zhuǎn)移膜. 從圖3(b)中可以看出：隨著FeOCl含量的增加，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度呈逐漸下降的趨勢，這符合填充改性的一般規(guī)律.

Fig. 3 (a) Hardness and (b) tensile strength of PTFE-based materials圖3 PTFE基材料的(a)硬度及(b)拉伸強(qiáng)度

2.3 不同F(xiàn)eOCl含量的PTFE-FeOCl復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能

不同F(xiàn)eOCl含量的PTFE基復(fù)合材料在載荷為80 N，轉(zhuǎn)速為200 r/min的石蠟油潤滑條件下進(jìn)行了30 min的摩擦磨損試驗(yàn). 如圖4(a)所示，加入不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的FeOCl后，PTFE復(fù)合材料的摩擦系數(shù)均有所降低. 隨著FeOCl含量的增加，PTFE復(fù)合材料的摩擦系數(shù)有逐漸降低的趨勢，當(dāng)FeOCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%時(shí)，PTFE復(fù)合材料的摩擦系數(shù)達(dá)到最低. 填充5% FeOCl粒子后，由于片狀FeOCl的比表面比較大，均勻分散在PTFE復(fù)合材料中能夠起到骨架的作用，提高材料的硬度能夠保護(hù)PTFE分子鏈的完整性，抑制其在剪切作用力下產(chǎn)生滑移，因此在一定程度上降低了PTFE復(fù)合材料的磨損率. 相較于5% FeOCl-PTFE復(fù)合材料，當(dāng)添加的FeOCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%時(shí)摩擦系數(shù)略微升高，這是由于摩擦界面過量的FeOCl硬質(zhì)顆粒在樣品表面團(tuán)聚，摩擦界面變得粗糙，摩擦系數(shù)稍有增加[26].

Fig. 4 (a) Friction coefficient and (b) wear rate of PTFE composites with different mass fractions of FeOCl in paraffin oil lubrication state圖4 含有不同F(xiàn)eOCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)的PTFE復(fù)合材料石蠟油潤滑狀態(tài)下(a)摩擦系數(shù)及(b)磨損率

從圖4(b)可以看出，在PTFE基體中加入FeOCl能夠顯著降低材料的磨損率. 5% FeOCl填料改性的PTFE復(fù)合材料耐磨性能表現(xiàn)最佳，材料本身的耐磨性能及摩擦轉(zhuǎn)移膜的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)是影響復(fù)合材料磨損率的主要因素. 如圖5所示，PTFE因其光滑的分子輪廓，在經(jīng)過一段時(shí)間的摩擦后會轉(zhuǎn)移到對偶面上，在摩擦界面形成1層轉(zhuǎn)移膜[27]. 轉(zhuǎn)移膜的形成有效抑制了樣品與鋼環(huán)的直接相對摩擦，減小了PTFE基材料與金屬對偶的實(shí)際摩擦面積，但其在對偶面上的附著性較差，在摩擦過程中容易脫落. 而經(jīng)過一段時(shí)間的摩擦又會形成新的轉(zhuǎn)移膜，不斷重復(fù)的過程導(dǎo)致了PTFE樣品具有較高的磨損率，而加入的FeOCl表現(xiàn)出的錨固作用，能夠使轉(zhuǎn)移膜更加牢固的附著在對偶摩擦表面，從而降低了PTFE基材料的磨損率. 同時(shí)摩擦界面存在的大量液體石蠟使得石蠟分子吸附在對偶鋼環(huán)的摩擦軌跡上，流體動力效應(yīng)進(jìn)一步降低了材料的摩擦系數(shù)，提高材料的耐磨性能.

Fig. 5 SEM micrographs of PTFE materials of friction surfaces at a load of 80 N and a speed of 200 N/min:(a) PTFE; (b) PTFE-3% FeOCl; (c) PTFE-5% FeOCl; (d) PTFE-10% FeOCl圖5 PTFE基材料在載荷為80 N，轉(zhuǎn)速為200 r/min時(shí)摩擦表面形貌的SEM照片：(a) PTFE；(b) PTFE-3% FeOCl；(c) PTFE-5% FeOCl；(d) PTFE-10% FeOCl

PTFE基材料摩擦表面的SEM照片如圖5(a~d)所示. 在圖5(a)中可以明顯看到純PTFE表面出現(xiàn)大量的黏著磨損，導(dǎo)致這種現(xiàn)象的主要原因是純的PTFE機(jī)械強(qiáng)度較弱，摩擦過程中聚四氟乙烯會轉(zhuǎn)移到金屬摩擦對偶上. PTFE因帶狀晶片與非晶相之間的結(jié)合力較弱，在外力作用下易產(chǎn)生滑移，使其摩擦系數(shù)降低. 但摩擦過程中易被拉出結(jié)晶區(qū)而形成帶狀磨屑，耐磨性極差，表現(xiàn)為明顯的黏著磨損特征[28].

與純的PTFE相比，PTFE-FeOCl復(fù)合材料磨損表面較為光滑，如圖5(b~d)所示. 由于FeOCl獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)和較弱的范德華力，F(xiàn)eOCl的加入能夠有效抑制磨損表面黏著磨損的發(fā)生. 金屬對偶摩擦表面較粗糙，所以在摩擦過程中會生成少量磨粒，當(dāng)磨粒存在于摩擦界面時(shí)，PTFE-FeOCl復(fù)合材料摩擦表面會形成如圖5(b~d)所示的犁溝. 隨著FeOCl含量的增加，摩擦表面的光潔度有所提升，當(dāng)加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的FeOCl時(shí)，圖5(b)的磨損表面犁溝較為明顯，但黏著磨損得到改善，表現(xiàn)出明顯的磨粒磨損特征. 繼續(xù)提高FeOCl的含量時(shí)，圖5(c)中PTFE-FeOCl復(fù)合材料磨損表面的犁溝不再明顯，同時(shí)大部分表現(xiàn)為平整光滑區(qū)域，磨粒磨損明顯減輕. 這是由于較多的FeOCl起到承載載荷的作用[29]，使得復(fù)合材料的耐磨性進(jìn)一步得到提高，磨粒磨損進(jìn)一步減輕，有效抑制了試樣在摩擦過程中的黏著磨損和磨粒磨損. 可見，適量FeOCl的加入明顯減弱了PTFE帶狀晶片的滑移破壞，使得其磨損率得到降低. 且Wang等[30]研究了MoS2及石墨烯增強(qiáng)PTFE材料的摩擦學(xué)性能，結(jié)果表明這些層狀材料能夠有效降低PTFE基材料的磨損率.

2.4 不同載荷下PTFE-FeOCl復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能

圖6 (a)所示為不同載荷下純PTFE材料和PTFEFeOCl復(fù)合材料的摩擦系數(shù)和磨損率. 從圖6中可以看出，隨著載荷的增加，純PTFE材料摩擦系數(shù)先增大后減小. 這是由于PTFE分子間的吸引力比較小，在試驗(yàn)初期，PTFE分子間的鏈接結(jié)構(gòu)被破壞，導(dǎo)致摩擦系數(shù)增大. 而PTFE-5% FeOCl復(fù)合材料在載荷升高時(shí)磨損率沒有出現(xiàn)明顯的升高，表現(xiàn)出較好的承載能力，如圖6(b)所示.這是由于在高載荷下，接觸面積的增大有利于復(fù)合材料表面轉(zhuǎn)移膜的形成[31]，而且摩擦副的摩擦表面在油潤滑狀態(tài)下形成穩(wěn)定的摩擦膜，摩擦產(chǎn)生的熱量能夠傳導(dǎo)出去，使得復(fù)合材料表面由于溫度升高而變形的情況減輕. 載荷不斷升高的同時(shí)，摩擦系數(shù)和磨損率表現(xiàn)為先降低再升高的趨勢. 低載荷時(shí)，主要表現(xiàn)為PTFE基材料的輕微形變，但此時(shí)FeOCl仍起到承載載荷的作用，樣品表面出現(xiàn)輕微的磨損，如圖7(a)所示；當(dāng)載荷繼續(xù)增大到150 N時(shí)，PTFE基材料出現(xiàn)嚴(yán)重破壞，如圖7(b)所示；且在高載荷下，增強(qiáng)填料易從聚合物復(fù)合材料基體中分離，轉(zhuǎn)移膜會脫落，而脫落的轉(zhuǎn)移膜又會成為磨粒存在于摩擦界面，此時(shí)的磨損率會升高[32].

Fig. 6 (a) Friction coefficient and (b) wear rate of PTFE and PTFE-5% FeOCl composites under different loads圖6 不同載荷下純PTFE和PTFE-5% FeOCl復(fù)合材料的(a)摩擦系數(shù)和(b)磨損率

Fig. 7 SEM morphologies of PTFE-5% FeOCl friction surfaces under different loads：(a) 40 N; (b) 150 N圖7 不同載荷下PTFE-5% FeOCl摩擦表面形貌的SEM照片：(a) 40 N；(b) 150 N

2.5 轉(zhuǎn)移膜的表征

圖8 (a)所示為轉(zhuǎn)移膜洗滌后的SEM照片，觀察到其具有與FeOCl相似的表面形貌，且在EDS圖中可以看到Fe、Cl、O元素的存在[圖8(b)]，證明在摩擦過程中復(fù)合材料轉(zhuǎn)移到摩擦對偶上. 使用電腦體視顯微鏡對摩擦對偶表面進(jìn)行表征，通過不同工況下的摩擦對偶表面圖的對比[圖8(c~f)]，可以看出在干摩擦?xí)r[圖8(c~d)]，樣品的碎屑黏附在鋼環(huán)摩擦表面，而石蠟潤滑狀態(tài)下[圖8(e~f)]，材料轉(zhuǎn)移到鋼環(huán)摩擦表面形成了轉(zhuǎn)移膜.

2.6 PTFE基復(fù)合材料的分子模擬研究

2.6.1 建立模型

FeOCl硬質(zhì)顆粒能夠錨固在金屬對偶上，而PTFE與FeOCl的吸附力直接影響轉(zhuǎn)移膜的性能. 若PTFE與FeOCl具有一定的吸附力，便能促進(jìn)轉(zhuǎn)移膜在摩擦界面的穩(wěn)定存在. 當(dāng)加入石蠟時(shí)，石蠟對于轉(zhuǎn)移膜是否會產(chǎn)生不利影響值得深思. 因此，對PTFE基復(fù)合材料及石蠟在摩擦界面的吸附效果進(jìn)行了熱力學(xué)模擬.

首先創(chuàng)建四氟乙烯的單體分子和聚合度為3的PTFE分子鏈模型[33]及FeOCl的分子模型，如圖9所示. 該結(jié)構(gòu)中共含有6個(gè)C，14個(gè)F，4個(gè)Fe，4個(gè)O和4個(gè)Cl. 將加入石蠟(PW)與金屬對偶的摩擦體系定義為PTFE/PWFe[34]，結(jié)構(gòu)模型如圖10所示. 新建立的模型由于初始能量過高，結(jié)構(gòu)不合理，不符合實(shí)際狀態(tài)下存在的構(gòu)型等原因，有必要對這些模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化和能量最小化處理，參數(shù)設(shè)置列于表1中.

表1 分子模擬過程的參數(shù)設(shè)置Table 1 Parameter setting of molecular simulation process

Fig. 9 PTFE-FeOCl molecular model (a) before and(b) after optimization圖9 PTFE-FeOCl優(yōu)化(a)前(b)后分子模型

Fig. 10 PTFE/PW-Fe optimized model圖10 PTFE/PW-Fe優(yōu)化后的模型

2.6.2 吸附能

對優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行吸附能計(jì)算，吸附能計(jì)算公式定義為

式中：Ea表示吸附能，Et為模型的總能量，E1為模型中PTFE (PTFE/PW)能量，E2為模型中FeOCl (Fe)的能量.

計(jì)算優(yōu)化后PTFE-FeOCl模型的吸附能列于表2中. 通過觀察優(yōu)化前后的模型變化：FeOCl模型向PTFE分子鏈方向偏移，推測PTFE與FeOCl之間存在吸附作用. 而吸附能的計(jì)算結(jié)果-0.014 Ha為負(fù)值，驗(yàn)證了此推測. PTFE與FeOCl之間的吸附效果進(jìn)一步促進(jìn)了轉(zhuǎn)移膜的形成以及穩(wěn)定存在于摩擦界面. 表3為PTFE/PWFe體系的吸附能，PTFE/PW與金屬對偶的吸附能為-0.297 Ha. 加入石蠟后所形成的轉(zhuǎn)移膜仍與金屬對偶具有一定的吸附性，這種吸附性能表明加入液體石蠟后，由于其與金屬對偶間的吸附性會在對偶表面形成1層油膜，石蠟并不會使轉(zhuǎn)移膜從金屬對偶表面脫落.

表2 PTFE-FeOCl體系的吸附能Table 2 Adsorption energy of PTFE -FeOCl system

表3 PTFE/PW-Fe體系的吸附能Table 3 Adsorption energy of PTFE/PW-Fe system

3 結(jié)論

a. 在液體石蠟潤滑狀態(tài)下，加入不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的FeOCl后，PTFE復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能都有不同程度的提高. FeOCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的PTFE復(fù)合材料在不同載荷下均表現(xiàn)出優(yōu)異的摩擦學(xué)性能，在不同載荷下摩擦系數(shù)及磨損率均有所降低.

b. FeOCl顆粒對PTFE的吸附作用及其在摩擦對偶的錨固作用促進(jìn)了轉(zhuǎn)移膜的形成. 轉(zhuǎn)移膜能夠避免復(fù)合材料與金屬對偶之間的直接接觸，進(jìn)而降低復(fù)合材料的磨損.