改性玄武岩纤维增强树脂基摩擦材料的摩擦磨损性能

以聚醋酸乙烯酯改性玄武岩纤维、环氧乳液改性玄武岩纤维、硅烷偶联剂(KH550)改性玄武岩纤维、玄武岩矿物纤维为增强纤维,采用热压成型法制备改性玄武岩纤维增强树脂基复合材料,研究不同改性玄武岩纤维对复合材料硬度、冲击强度和摩擦磨损性能的影响。采用SEM和EDS对摩擦表面、磨屑形貌进行显微分析和元素分析。研究结果表明:4种改性玄武岩纤维作为增强纤维制备的树脂基摩擦材料具有相近的力学性能;聚醋酸乙烯酯改性玄武岩纤维增强树脂基摩擦材料具有更好的抗热衰退性能和摩擦磨损性能,在制动过程中更有利于形成完整稳定的摩擦膜。     

改性碳纤维增强纸基摩擦材料摩擦磨损性能

采用双-[γ-(三乙氧基硅基)丙基]四硫化物(Si69)和乙烯基三乙氧基硅烷(A151)对PAN基碳纤维(CF)进行表面改性处理,利用SEM、FTIR、EDX对改性前后的CF进行表征,测量接触角和表面能、力学性能和界面性能;通过湿法成形技术,制备不同改性CF增强聚酰亚胺纸基摩擦材料,并测试其孔隙率和摩擦学性能。结果表明:与未改性CF相比,Si69和A151能够有效地增加CF表面粗糙度,且新基团的引入使接触角变小,提高了CF表面活性,改善了纤维与树脂之间的结合力,使得A151-CF表面能增加了37.3%,Si69-CF表面能增加了109.4%,A151-CF/聚酰亚胺复合材料界面性能增加了19.1%,Si69-CF/聚酰亚胺复合材料界面性能提高了45.3%;相比未改性CF,Si69改性CF使纸基摩擦材料孔隙率下降了20.2%,A151改性CF使纸基摩擦材料孔隙率下降了8.8%;表面改性CF能够提高纸基摩擦材料的摩擦学性能,其中Si69改性CF增强纸基摩擦材料摩擦学性能优于A151改性CF增强纸基摩擦材料。     

PTFE基改性复合材料的摩擦磨损性能及其在铁路机械中的应用

概述了聚四氟乙烯（PTFE）基自润滑改性复合材料的摩擦磨损性能研究新进展。讨论了纤维增强、无机填充、有机共混和离子注入表面改性复合材料的摩擦学性能以及PTFE基改性复合材料在铁路机械中的应用。     

橡胶含量对混杂纤维增强橡胶基复合材料中低速摩擦学性能影响*

为探究橡胶含量对混杂纤维增强橡胶基复合材料中低速摩擦学性能的影响,在一种成熟橡胶基摩擦材料配方的基础上,通过调整配方中的橡胶含量,制备不同橡胶含量的混杂纤维增强橡胶基复合材料,对其进行力学性能、中低速下摩擦学性能进行测试,并通过观测不同试样摩擦表面的微观形貌,分析其摩擦磨损机制。结果表明：随着橡胶含量增加,复合材料的交联密度增大,复合材料硬度、密度呈先升高后降低的趋势;随着橡胶含量增加,复合材料的摩擦因数和摩擦因数稳定性呈先降低后升高再降低的趋势,质量磨损率呈先升高后降低的趋势;橡胶基复合材料在摩擦过程中存在黏着磨损和磨粒磨损,以黏着磨损为主。综合比较,橡胶质量分数为28%时,复合材料的摩擦因数适中、且动静摩擦因数接近,可有效抑制制动噪声产生。     

PEEK基自润滑复合材料的摩擦学研究和应用

聚醚醚酮(PEEK)基自润滑复合材料具有摩擦因数低、耐磨性好等特点,可以在无润滑、高温、潮湿、污染、腐蚀等恶劣环境下使用。本文综述了对聚醚醚酮(PEEK)基复合材料摩擦学研究的新进展,讨论了纤维增强、无机填充、有机共混改性以及温度、对偶和介质、固体润滑剂等对PEEK基复合材料摩擦学性能的影响,介绍了PEEK基复合材料在人工关节假体材料方面的应用,指出PEEK摩擦复合材料今后的研究方向,以期扩大PEEK复合材料的摩擦学工程应用。     

聚酰胺摩擦学研究进展

聚酰胺(PA)在摩擦材料领域显示出广阔的应用前景,为了进一步改善其摩擦磨损性能,可用固体润滑剂、颗粒填充、纤维增强、混杂增强等对其进行改性。综述聚酰胺的各种摩擦学改性方法及聚酰胺基复合材料的摩擦磨损形式与机制,指出聚酰胺摩擦学改性的发展方向,包括通过建立适当模型进行摩擦行为的模拟及预测,分析复合材料摩擦磨损机制及工况条件的影响;研究填料或增强纤维与PA基体的界面相容性、稳定性,考察其对摩擦磨损性能的影响;结合使用工况条件,遵循摩擦磨损机制,考察不同填料、增强体之间的协同作用,选用不同类型的增强减磨材料组元和功能组元,采用混杂增强改性,制备高性能的功能PA复合材料。     

臭氧刻蚀改性Nomex/PTFE织物复合材料界面性能及摩擦学性能*

为提高Nomex/PTFE混编织物增强复合材料的界面性能和摩擦学性能,选用臭氧刻蚀改性方法对Nomex纤维和PTFE纤维进行表面改性,采用扫描电子显微镜（SEM）、接触角测定仪和能谱仪（EDS）研究臭氧刻蚀时间下纤维的表面形貌和官能团变化,采用多试件摩擦磨损试验机测试Nomex/PTFE织物复合材料的摩擦学性能,采用SEM和能谱仪（EDS）表征复合材料和对偶的磨损面。结果表明：臭氧刻蚀能够明显改变Nomex纤维和PTFE纤维的表面形貌,提高纤维的亲水性和与树脂的黏接性能,但会降低其力学性能;臭氧刻蚀处理后复合材料的界面性能和耐磨损性能有所提高,最优处理时间为1 h,磨损率可降低16.7%～20%。原因在于纤维表面粗糙度和含氧官能团的增加有利于提高纤维与树脂的界面结合强度,并减少作用力在材料界面上的应力集中效应。     

碳织物增强聚合物基自润滑材料摩擦学性能研究进展

从聚合物基体、组分改性、碳织物增强工艺、材料摩擦磨损机制等方面综述碳织物增强树脂基自润滑复合材料摩擦学研究现状。比较热塑性与热固性树脂基体在该类材料中的应用特点,介绍聚合物本体改性和减摩增强填料改性提高摩擦学性能的各种方法,总结当前摩擦学研究中碳织物增强制备工艺及典型材料的摩擦学性能,指出减摩机制、磨损形式、摩擦温升为该类材料摩擦学性能研究中关注的焦点。温度范围广、力学性能优良、易加工成型、无污染的新型材料与成型工艺为今后碳织物增强聚合物基自润滑复合材料摩擦学研究中的首选。     

粉煤灰增强树脂基复合材料力学性能和摩擦学性能的研究

采用热压成型的方法制备了掺粉煤灰的树脂基复合材料,并对该复合材料的力学性能、断面显微结构及摩擦学性能进行研究.结果表明:掺入粉煤灰后,树脂基复合材料的各项力学性能均变好,其摩擦学性能符合GB5764-98的要求,并随粉煤灰掺量的增加,摩擦因数稳定性增加,磨损率减小,热稳定性增加.扫描电镜分析表明:掺粉煤灰改性后的树脂基复合材料内部孔隙率减少,密实度增加;粉煤灰能促进摩擦表面摩擦膜的产生,从而有效地改善了复合材料的摩擦学性能.     

稀土化合物改性复合材料在油润滑下的摩擦学性能

以竹纤维为增强相,通过稀土化合物改性制备一种树脂基复合材料;采用环块式摩擦磨损实验,研究稀土化合物改性复合材料在油润滑状态下载荷、转速对试样摩擦学性能的影响,以及稀土化合物改性对复合材料试样摩擦学性能的影响;比较干摩擦状态和油润滑状态下复合材料的摩擦学性能,观察和分析试样磨损表面形貌,探讨其磨损机制。实验结果表明:油润滑条件下,稀土化合物改性复合材料的摩擦因数和磨损率都随着载荷的增大而增加;较高载荷下摩擦因数随着转速的增大先增加后减小,而磨损率则呈现逐步增加的趋势;稀土化合物的改性使竹纤维和基体界面结合更为紧密,提高摩擦因数的同时降低了磨损率;在油润滑作用下,试样磨损由干摩擦时的磨粒磨损和疲劳磨损转变成为轻微的疲劳磨损;在油润滑状态下,复合材料处于边界润滑状态,故摩擦因数和磨损率均低于干摩擦。     

水润滑硅基非氧化陶瓷摩擦学性能及其表面改性研究进展

综述了水润滑条件下硅基非氧化物陶瓷(Si3N4和SiC)摩擦学性能的研究状况,包括水润滑条件下其摩擦磨损特性以及其表面改性技术对其摩擦学性能的影响.硅基非氧化物陶瓷在水中显示出较低的摩擦因数以及良好的抗磨损能力;表面改性技术能有效地改善硅基非氧化陶瓷的水润滑摩擦磨损性能,离子注入技术是表面改性技术的一个重要发展趋势.     

纳米氧化镧和蛇纹石改性PTFE复合材料淡水环境摩擦学性能预测*

以聚四氟乙烯(PTFE)为基体,改性纳米氧化镧(nano-La_2O_3)、改性纳米蛇纹石(nano-serpentine)为添加剂,采用均匀设计法,制备nano-La_2O_3/nano-serpentine/PTFE复合材料。自制水环境模拟装置,设计并进行淡水环境复合材料摩擦学实验。使用Origin软件对实验数据进行曲线拟合,使用SPSS软件进行多元回归分析,得到摩擦学性能回归方程,通过MATLAB解出回归方程摩擦因数和磨损率理论最优解。以复合材料最优理论配比制作试件,进行摩擦学性能对比实验和磨损表面形貌分析。结果表明:复合材料摩擦学性能实验值与回归分析理论结果基本吻合,摩擦因数误差控制在5%以内,磨损率误差控制在10%以内,证明研究所用方法对复合材料摩擦学性能预测具有可行性。     

混杂纤维增强材料在水润滑条件下的摩擦学性能研究

以丁腈橡胶改性酚醛树脂为基体,芳纶/玻纤混杂纤维为增强纤维,经热压烧结制备一种矿井提升系统的摩擦材料,在水润滑条件下研究其摩擦学性能,并用扫描电镜(SEM) 观察材料的磨损形貌。结果表明,添加混杂纤维的摩擦材料相比未添加混杂纤维的摩擦材料具有更好的摩擦学性能,表现为低的摩擦因数和磨损率以及稳定的摩擦学性能。摩擦过程中,添加混杂纤维的材料的磨损机制为疲劳和塑性变形,未添加混杂纤维的材料的磨损机制主要表现为疲劳、犁沟以及少量黏着磨损。     

混杂纤维增强摩擦材料在水润滑条件下的摩擦学性能

以丁腈橡胶改性酚醛树脂为基体,芳纶/玻纤混杂纤维为增强纤维,经热压烧结制备一种矿井提升系统的摩擦材料,在水润滑条件下研究其摩擦学性能,并用扫描电镜(SEM)观察材料的磨损形貌。结果表明,添加混杂纤维的摩擦材料相比未添加混杂纤维的摩擦材料具有更好的摩擦学性能,表现为低的摩擦因数和磨损率以及稳定的摩擦学性能。摩擦过程中,添加混杂纤维的材料的磨损机制为疲劳和塑性变形,未添加混杂纤维的材料的磨损机制主要表现为疲劳、犁沟以及少量黏着磨损。     

不同维度碳纳米材料对水润滑橡胶轴承摩擦磨损性能的影响

以碳纳米管(MWNT)、多层石墨烯(MLG)和纳米石墨(NG)为填料,采用溶液共混法制备3种不同维度碳纳米材料改性的丁腈橡胶基复合材料试样。在水润滑及重载工况下对3种材料进行摩擦磨损试验,结合摩擦因数、表面形貌和磨损量等参数的测试对材料的摩擦学性能进行比较,通过SEM电镜表征,揭示不同维度碳纳米填料的作用机制。结果表明:碳纳米材料的加入能够明显降低丁腈橡胶材料低速下的摩擦因数,提高其抗磨性能,其中三维结构纳米石墨的改性效果最优。3种碳纳米填料的作用机制分别为:一维碳纳米管因长径比大,易与橡胶分子形成物理交联点,并且起到微轴承作用;二维石墨烯易于脱落转移形成良好的固体润滑膜来改善摩擦磨损性能;三维纳米石墨由于颗粒的粗糙表面与橡胶基体相互嵌入,能增加黏附力,且能减少界面脱黏现象。     

粘合剂体系对高摩合成闸瓦摩擦磨损性能的影响

设计了橡胶改性酚醛树脂和酚醛树脂改性橡胶闸瓦,利用闸瓦1:3制动试验台研究了树脂基和橡胶基作为高摩合成闸瓦的摩擦磨损性能,分析了2种粘结剂的增强效果.结果表明,橡胶基闸瓦摩擦温升小、摩擦因数高、性能稳定,磨耗量也仅为树脂基闸瓦的1/2,综合性能优于树脂基闸瓦.     

纳米氧化锌和石墨填充聚酰亚胺摩擦学性能研究

采用M-2000型摩擦磨损试验机考察单一纳米氧化锌(ZnO)和石墨以及二者复合填充聚酰亚胺(PI)复合材料在干摩擦下与GCr15轴承钢对摩时的摩擦磨损性能,并利用扫描电子显微镜分析PI复合材料及其对偶件磨损表面形貌状况。结果表明,填充纳米ZnO后,PI复合材料的摩擦学性能变差,填充石墨后,PI复合材料摩擦学性能显著改善;而复合填充纳米ZnO和石墨后PI复合材料的摩擦学性能最佳,即二者存在明显的协同效应。PI复合材料的摩擦磨损性能同其在偶件磨损表面形成的转移膜的性质密切相关,纳米ZnO能显著增强转移膜与对偶件的结合强度,不同PI复合材料呈现不同的磨损机制。     

氧化石墨烯和纳米SiO2增强PTFE复合材料的摩擦磨损行为

为研究具有层状结构和球状结构的纳米填料之间的相互作用对聚四氟乙烯（PTFE）复合材料摩擦磨损行为的影响,采用冷冻干燥超声共混-冷压-热烧结法制备纳米二氧化硅（nano-SiO2）和氧化石墨烯（GO）填充改性PTFE复合材料。利用LSM-2R往复式摩擦磨损试验机测试干摩擦条件下nano-SiO2和GO复配改性PTFE复合材料的摩擦学性能,采用MicroXAM-800非接触式三维表面轮廓仪、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析表征转移膜形貌、元素分布和磨痕表面三维形貌,从微观层面揭示nano-SiO2和GO的减摩机制。结果表明：单独填充nano-SiO2与GO均可改善PTFE复合材料的摩擦学特性,其中在较低添加量下,GO在提高PTFE耐磨性方面明显优于nano-SiO2;GO和nano-SiO2复配填充时存在协同效应,与单一填充相比进一步改善了复合材料的摩擦学性能;相比于纯PTFE,3%nano-SiO2/0.5%GO/PTFE复合材料的磨损率降低60.36%。机制分析表明,协同作用和均匀连续转移膜的形成是nano-SiO2和GO增强PTFE复合材料性能优异的主要原因。     

硅灰含量对碳毡/水泥复合材料摩擦学性能的影响

以水泥为黏结剂,碳(纤维)毡为增强材料,硅灰为摩擦性能调节剂,采用浸渍法制备了不同硅灰含量碳毡/水泥复合材料,研究了硅灰含量对复合材料摩擦学性能的影响,分析了摩擦磨损机理。结果表明:随着硅灰含量的增加,复合材料的密度先增大后减小,摩擦因数和磨损率则先减小后增大;在摩擦过程中,摩擦表面温度随时间的延长均呈先升高后平稳的变化趋势,稳定后的温度随硅灰含量的增加先减小后增大;当硅灰质量分数为20%时,复合材料摩擦学性能最好,密度最大(1.53g·cm~(-3)),摩擦因数和磨损率最小,分别为0.55和5.32×10~(-6) g·N~(-1)·m~(-1),对应磨损表面上的磨痕短且浅,且存在由磨屑形成的均匀连续润滑薄膜。     

表面修饰氟化镧纳米粒子的制备及摩擦学性能研究

采用化学沉淀法以氟化物(NaF)和稀土氯化盐(LaCl3)为原料制备LaF3纳米粒子;采用透射显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)对纳米粒子的结构和形貌进行表征及分析;用硅烷偶联剂KH550对其表面改性,在高速高温摩擦磨损试验机上研究改性后的LaF3纳米粒子添加到纯基础油中的摩擦学性能,分析其抗磨减摩机制。结果表明,LaF3纳米粒子添加到润滑油中能提高其摩擦学性能,起到减摩耐磨效果;摩擦过程中LaF3纳米粒子渗透到试件中,起到修复作用。