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金属塑料自润滑复合材料是一种机械性能取决于金属基材,而自润滑性能取决于表层塑料的工程材料,在无油润滑或供油润滑困难的工况下仍具有优异的摩擦磨损性能,因而得到越来越广泛的应用。本文研究目的在于制备一种新型金属和塑料结合牢固、摩擦学性能优良的金属塑料自润滑复合材料,并试验分析研究聚合物填料、外界条件对摩擦磨损性能影响,以便指导其在摩擦学领域的实际应用。本文的主要研究内容及结果体现在以下几个方面:首先,通过摩擦副球体接触模型的建立,推导出了摩擦因数与法向载荷,法向载荷与实际接触面积间的关系,同时根据聚合物转移膜形成机理、转移膜工作机理及其对摩擦磨损性能的重要影响,得出在硬质金属表面复合一层软质聚合物基自润滑材料,可实现优异的摩擦磨损性能。其次,在对选用聚合物聚四氟乙烯(PTFE)、聚苯硫醚(PPS)材料性质和制备工艺分析的基础上,采用静电喷涂-热压成型工艺,结合正交优化试验分析,发现塑料层结合力主要受中间结合层PPS和表面工作层氧化铜(CuO)含量的影响,并得出结合力最大时相应两种填料的最佳配比,优化制备了结合牢固的金属塑料自润滑复合材料。最后,采用UMT-2型摩擦磨损试验机及相关的配套试验设备首次系统研究了表面工作层填料PPS、外界载荷、滑动速度及润滑条件对金属塑料自润滑复合材料的摩擦磨损性能的影响并详细分析了产生相应变化规律的原因。研究结果表明:金属塑料自润滑复合材料随着表层聚合物填料PPS含量的增加摩擦因数增大,磨损率则随着PPS含量增加而降低;磨损形式由微切削粘着磨损向疲劳磨损为主转变;综合考虑摩擦及磨损性能,当表面工作层PPS含量为15～25wt%时,摩擦磨损性能最佳。通过外界条件对摩擦学性能处于最佳配比(表面PPS含量15wt%)金属塑料自润滑复合材料研究发现,随法向载荷的增加,摩擦副接触由弹性形变向塑性形变转变,相应的摩擦因数随载荷的增加而降低且变化趋势由迅速向趋于稳定转变:摩擦因数随滑动速度的增加而增大;金属塑料自润滑复合材料可与润滑油产生协同效应,更好的发挥金属塑料自润滑复合材料优异的摩擦磨损性能。