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斯特林发动机因具有静音等特点,在水下动力领域具有很好的应用前景。缸套-活塞环是斯特林发动机的核心摩擦副,直接影响着斯特林发动机的使用寿命、可靠性及摩擦功耗。本文研究了玻璃纤维增强聚四氟乙烯(GF/PTFE)活塞环的摩擦磨损规律,获得了温度对GF/PTFE活塞环摩擦磨损性能的影响规律,并揭示了温度对GF/PTFE活塞环磨损的作用机制,获得了载荷和温度对GF/PTFE活塞环摩擦磨损性能的影响规律,并通过原位观察的方法分析了 GF/PTFE活塞环摩擦磨损性能的内在机制。研究结论如下:(1)随着温度升高,GF/PTFE活塞环的摩擦系数呈现先急剧增大后缓慢增大规律,磨损率呈现指数增大规律;增强相玻璃纤维在摩擦面呈现出有序化程度不断增强的趋势,且单位面积的数量及其面积占有率也呈指数增长,并且玻璃纤维单位面积的数量比面积占有率更能反映GF/PTFE活塞环的磨损程度;当温度达到200 °℃后,GF/PTFE活塞环磨损率急剧升高,摩擦面出现了局部材料的滑移脱落。(2)随着载荷的增加,温度为100℃时,GF/PTFE活塞环的摩擦系数先上升后下降,磨损率先下降后上升;温度为150℃、200℃下的摩擦系数均先上升后下降,磨损率均升高但变化幅值不同。在温度为100℃,载荷为0.48MPa时,随着速度的提高,GF/PTFE活塞环的摩擦系数一直减小,磨损率变化较小;在温度为100℃,载荷为1.6MPa时,随着速度的提高,GF/PTFE活塞环的摩擦系数先减小后增大,磨损率变化较小;在温度为200℃,载荷为0.48MPa时,随着速度的提高,GF/PTFE活塞环的摩擦系数先减小后增大,磨损率变化较小;在温度为200℃,载荷为1.6MPa时,随着速度的提高,GF/PTFE活塞环的摩擦系数一直增大,磨损率变化较小。(3)在100℃时,滑动距离为0～1.2 km,GF/PTFE活塞环的摩擦系数急剧升高,磨损率急剧下降;在滑动距离为1.2 km～5.4km,GF/PTFE活塞环的摩擦系数先下降后上升,磨损率略微波动;在滑动距离为5.4 km～14.4km,GF/PTFE活塞环的摩擦系数和磨损率均趋于平稳。在这个过程中,增强相玻璃纤维呈现出细条状裸露-宽条状裸露-碎裂的变化规律,可以利用玻璃纤维面积占有率表征活塞环磨损性能;而双相不锈钢缸套表面粗糙度呈现出先小幅波动后急剧减小最后趋于稳定的变化规律。