聚醚醚酮树脂(PEEK)具有优异的力学性能、热稳定性、良好的自润滑性、耐腐蚀性,其作为金属对偶摩擦件材料被越来越广泛地应用于摩擦学工程领域。但在某些特定的工况条件下如水环境中,纯的PEEK树脂并不能完全满足工程应用对其耐磨性的要求,因此有必要通过添加适当的填料以改善其水环境下的摩擦磨损性能。　　 本文通过熔融共混法制备了碳纤维及氧化锆颗粒混杂增强聚醚醚酮(PEEK/CF/ZrO2)复合材料,系统考察了其摩擦学性能及力学性能。结果表明PEEK/CF/ZrO2复合材料在水介质中具有良好的耐磨性,在各种实验条件下其磨损率均低于10-66mm3/Nm量级；复合材料的力学性能,包括拉伸性能、弯曲性能及硬度,相比纯PEEK均有显著提高,但断裂伸长率相对较低。该混杂增强复合材料具有优异的摩擦学性能与力学性能,可适用于较为苛刻的使役条件。　　 研究了碳纤维含量、氧化锆颗粒粒径及其含量对水润滑条件下混杂增强复合材料摩擦学性能的影响及其磨损机理。结果表明,碳纤维作为混杂增强复合材料摩擦面表层的主要承载相,承担了两摩擦面之间的大部分载荷,并保护聚合物基体避免受到对摩副钢面的严重冲击及磨损,是复合材料耐磨性得到提高的主要因为,复合材料的耐磨性随碳纤含量的增加而显著提高。在摩擦过程中,碳纤维主要表现为减薄及破损两种磨损形式。而氧化锆颗粒的加入可有效抑制碳纤维的失效,从而进一步提高复合材料的耐磨性。这种保护作用主要表现为:通过增强基体而降低了碳纤/基体界面的应力集中；通过摩擦过程中在对摩副间的滚动作用而降低摩擦面间的剪切应力。研究结果还表明,纳米颗粒或亚微米颗粒填充的三元复合材料在水中均具有优异的耐磨性,只是由于颗粒粒径的不同,使得颗粒含量对复合材料的磨损率的影响趋势不同,具最优性能的材料成分也有所不同。此外,纳米颗粒增强的复合材料的磨损形式以磨粒磨损为主,而亚微米颗粒增强的复合材料以疲劳磨损为主。　　 考察了复合材料在不同载荷、速度及滑行距离等实验条件下的摩擦学性能。结果表明,水润滑条件下,混杂增强复合材料的磨损率均随载荷增加而显著降低；在高速条件下,复合材料具有更低的摩擦系数和更低的磨损率；而随着滑行距离的增加,复合材料的磨损率持续下降。因此,该混杂增强复合材料完全可以满足高载、高速、及长程使役条件下的应用要求。　　 本文还探讨了复合材料摩擦学性能与力学性能之间的相关性关系。经研究发现,本研究中所有由碳纤维及氧化锆颗粒混杂增强的复合材料在水润滑条件下的摩擦学性能与其一些力学性能之间存在一定的相关性:复合材料在各载荷条件下的磨损率均与材料的1/HEε值(H-硬度,E-杨氏模量,ε-断裂伸长率)高度线性相关,即材料的HEε值愈高,材料的磨损率愈低。可通过优化设计复合材料中不同的组分配比来增大材料的HEε值,从而进一步改善复合材料的耐磨性。