OBRABOTKAMETALLOV Vol. 28 No. 3 2026 7 TECHNOLOGY термической стабильности в широком температурном диапазоне [1–3]. Совокупность указанных свойств делает ПТФЭ востребованным материалом для уплотнителей, подшипников, зубчатых колес, поршневых колец и антипригарных покрытий, где критически важны низкий коэффициент трения и химическая стойкость [3, 4, 5–14]. Тем не менее присущие ПТФЭ без наполнителей низкая износостойкость и невысокая несущая способность существенно ограничивают его применение в условиях высоких нагрузок и абразивного износа. В связи с этим активно ведутся исследования ПТФЭ-микро- и нанокомпозитов, наполненных минеральными и керамическими частицами, с целью повышения износостойкости без ущерба для антифрикционных свойств материала [11–15]. Среди широкого спектра исследуемых наполнителей технологически значимыми и принципиально различными являются два минеральных нанонаполнителя – наноразмерная слюда и наноразмерный оксид алюминия. Наноразмерная слюда представляет собой слоистый силикат с чешуйчатой морфологией и высоким аспектным отношением, что, как установлено, существенно повышает жесткость, прочность и термическую стабильность различных полимерных матриц, включая эпоксидные смолы, полистирол, полиметилметакрилат, полиарилэфиркетон и полиэтилен. Напротив, наноразмерный оксид алюминия, применяемый преимущественно в равноосной или близкой к сферической форме, представляет собой твердую керамику, которая увеличивает твердость и износостойкость и зарекомендовала себя как один из наиболее эффективных наполнителей для снижения износа ПТФЭ [5–10]. Систематические исследования ПТФЭ/Al2O3-нанокомпозитов не только показали снижение интенсивности износа на несколько порядков при малых концентрациях нанонаполнителя, но и выявили механизмы упрочнения, такие как межчастично-фибриллярное сцепление, измельчение частиц износа и формирование стабильных пленок переноса [11–15]. Морфология наполнителя и его аспектное отношение определяют поведение композитов, влияя на упаковку частиц, распределение напряжений и траектории распространения трещин. Пластинчатые наполнители (с высоким аспектным отношением), такие как слюда, обеспечивают высокопрочное анизотропное армирование и более эффективное перераспределение нагрузки, однако их протяженные плоские межфазные границы могут служить зонами инициирования расслоения и очагами зарождения трещин [8–10]. В литературе показано, что наполненные слюдой и волластонитом композиты на основе полиэтилена высокой плотности демонстрируют принципиально различные механические характеристики исключительно вследствие формы частиц [10], а в исследованиях ПТФЭ-слюдяных композитов ориентация пластинчатых частиц и морфология межфазной границы связываются с вариациями поверхности трения и механизмов износа [16–18]. Напротив, близкие к сферическим наночастицы оксида алюминия выступают в роли более изотропных концентраторов напряжений, способствуя трехмерному перераспределению нагрузки и отклонению трещин без образования протяженных слабых плоскостей [11–15]. Следовательно, даже при одинаковых объемных долях чешуйчатая наноразмерная слюда и глобулярный наноразмерный оксид алюминия формируют принципиально различающиеся микроструктуры и характер эволюции повреждений в спеченном ПТФЭ. В предыдущей работе [16] проведено сравнительное исследование ПТФЭ-нанокомпозитов, наполненных наноразмерной слюдой и наноразмерным оксидом алюминия. Испытания на абразивный износ выполняли по схеме «палец – диск» при комнатной температуре в диапазоне содержания наполнителя от 0,5 до 5 масс. %. Для наноразмерной слюды установлено немедленное снижение удельной интенсивности износа (УИИ) с выходом на плато при концентрациях выше 1 масс. %. Данное содержание признано эффективным (улучшение относительно ненаполненного ПТФЭ ~16 %). В случае наноразмерного оксида алюминия отклик оказался более резким и концентрационно-чувствительным: оптимум зафиксирован при 1,5 масс. % (снижение УИИ ~22 %), а превышение этого порога сопровождается ухудшением характеристик вследствие агломерации и абразивного воздействия третьего тела [19–29]. В указанном исследовании установлено оптимальное содержание нанонаполнителей и выявлены взаимосвязи «состав – износ». Однако роль морфологии наполнителя и влияние после-
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1