精密成形工程

作者：王进, 雷文星, 张雅君, 仝哲

单位：1.日照职业技术学院 现代汽车系,山东 日照 276826; <br>2.山西江阳化工有限公司,太原 030041; <br>3.中北大学 a.机械工程学院 b.山西省先进制造技术重点实验室,太原 030051

关键词：环氧复合材料,取向CNTs,MoS2,协同增强,边界润滑

基金：国家自然科学基金（62404208）; 中国博士后科学基金（2024M752993）

目的 探究有序取向CNTs与MoS2协同增强环氧复合材料在边界润滑条件下的摩擦学性能以及摩擦、磨损机制。方法 通过对比纯环氧树脂、CNTs随机分布以及CNTs轴向平行、垂直于滑动方向的复合材料,系统分析了环氧复合材料在室温与高温（80 ℃）边界润滑状态下的摩擦、磨损特性。采用UMT-2摩擦试验机、SEM、三维轮廓仪及有限元分析,揭示了温度对取向复合材料边界润滑特性的影响规律与潜在的作用机制。结果 在边界润滑条件下,复合材料表现出优异的润滑特性（摩擦系数均低于0.1）,且CNTs取向显著影响界面摩擦学行为,当滑动方向垂直于CNTs轴向时,材料展现出最优综合性能,与纯环氧相比,其室温摩擦系数（0.06）降低了48%,磨痕宽度减小了35%。这主要归结为垂直取向的CNTs通过应力梯度优化提升了复合材料的承载能力,同时协同MoS2纳米片在配副表面形成连续润滑膜,抑制了犁沟磨损。在高温（80 ℃）环境下,润滑油成膜能力增强及添加剂活性提升,使摩擦系数进一步降至0.05、复合材料磨损量减少。结论 当CNTs轴向垂直于滑动方向时,可优化载荷与基体应力分布,抑制表面犁沟和裂纹扩展,且有利于滑动界面温度的传导。同时CNTs与MoS2对环氧复合材料边界润滑行为具有协同强化作用,为极端工况下高性能聚合物基耐磨材料的设计提供了理论指导。

来源：2026年第3期

《精密成形工程》期刊编辑部

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