Polytetrafluroethylene(PTFE)填充KEVLAR纤维编织复合材料以其强度高、摩擦系数低、润滑性能稳定等优点广泛应用于航空、航天、高铁等领域关键承载部位的自润滑关节轴承上。由于目前国内仍缺乏针对纤维编织复合材料系统的摩擦学性能研究,无法对其摩擦磨损性能进行准确评估,因此仍然处于测试阶段,尚未进入批量化生产装备。针对国产自润滑编织复合材料缺乏模拟工况条件下的摩擦磨损性能评估方法及设备,论文采用自行研制的高频压摆摩擦磨损试验机对国产优秀自润滑编织复合材料进行摩擦学性能评估,分析自润滑编织复合材料的摩擦磨损特性,对其失效机制进行了详细研究。根据摩擦热对材料摩擦磨损性能的重要影响,研究了不同试验条件下材料的摩擦热特性,分析了不同温度下材料表现出的摩擦学性能,为材料的实际应用及针对不同工况的选材提供试验及理论依据。具体内容如下:1.研制了可用于对自润滑编织复合材料进行全寿命摩擦磨损评估的高频压摆摩擦磨损试验机。根据自润滑编织复合材料的服役条件研究了评价不同材料性能优劣的方法,确定了不同工况条件下对材料摩擦学性能的要求,得出了评估自润滑纤维编织复合材料摩擦磨损性能优劣的性能参数。2.对于性能优异的国产自润滑编织复合材料,通过试验机模拟其使用条件,对其在不同条件下的摩擦磨损性能进行系统的测试分析,结合其磨损表面的微观特征,对比其摩擦磨损性能,分析其摩擦过程中出现的多种磨损形式的作用机理,据此优选出了最佳国产材料,并与同类型的商用关节轴承进行对比,分析了国产材料与国际水平的差距。3.以优选出来的国产编织复合材料作为基础材料,考察其使用条件对摩擦学性能的影响。主要研究了载荷、频率对材料摩擦系数大小及稳定性的影响。结果表明高载荷条件下纤维编织复合材料的摩擦系数受载荷变化的影响较小,仅呈现较小幅度的波动性变化,而随频率的增大则有明显的降低。在载荷较小的条件下,摩擦系数的大小则主要受载荷影响,摆动频率对摩擦系数的影响很小。4.分析了载荷、频率对材料耐磨损性能的影响。通过不同载荷频率下的全寿命磨损测试,分析了编织复合材料不同服役条件下的磨损特征及失效判定方法。得出编织复合材料在高载荷高频率条件下的磨损主要受摆动频率的影响,而频率对材料磨损量的影响主要通过摩擦温度起作用,摩擦温度对编织材料的摩擦磨损性具有决定性影响。通过磨损数值仿真模型,研究了不同载荷、频率条件下编织复合材料接触压力、磨损深度随时间的变化,以及材料摩擦面不同接触区域的磨损状态。5.通过分析编织复合材料的摩擦温度特性与工况条件的关系,得到其摩擦温度与摩擦系数、磨损率的变化规律。结果表明,摩擦温度并不随载荷增大而一直增高,其中在载荷15MPa~20MPa之间有降低趋势。综合考虑不同工况条件下摩擦温度的变化,结合不同摩擦温度、载荷条件下产生的磨屑分析了材料的磨损特征,从微观上解释了摩擦温度作用于材料的摩擦磨损机理。为编织复合材料的实际应用及评估分析提供依据,为该材料的评估和选择提供参考依据。6.通过对编织复合材料在不同环境温度下的摩擦磨损性能研究得出为保证关节轴承良好的润滑性、耐磨性及使用寿命的最佳适用摩擦温度。该摩擦温度值可作为对该摩擦副的动态监测指标的参考值。通过试验研究了编织材料导热性能参数。编织材料的导热性能远低于对偶材料,导致热量在编织材料内部聚集,在摩擦接触面形成较高的摩擦温度,进而对摩擦接触面的转移膜的稳定性、均匀性等具有明显的影响。因此,编织材料导热性能也是作为评价其摩擦磨损性能的重要指标。7.建立了自润滑编织复合材料摩擦热模型,对其摩擦生热过程及磨损机理进行深入理论分析。通过微观传热模型分析了材料摩擦生热过程中热量的传递以及摩擦表面温度的分布规律。由于摩擦副应力应变导致摩擦面最高温度区域并不是在接触面中心位置,而是在摆动摩擦方向的两端位置,因此两端位置最易磨损失效。同时证明了纤维编织复合材料最终的磨损形式以热疲劳损伤条件下的局部磨穿为主。