不同工艺条件下PEEK/CF复合材料摩擦磨损特性

以碳纤维(CF)为增强相,制备了在不同处理工艺下的聚醚醚酮(PEEK)/CF复合材料,采用摩擦磨损试验机对复合材料的摩擦学性能进行测试并通过三维形貌仪以及扫描电子显微镜分析磨痕微观形貌。研究结果表明,CF的添加会增加PEEK/CF复合材料的摩擦系数,而且随着CF含量的增加,摩擦系数也逐渐增加;但PEEK/CF复合材料的磨损量会随着CF含量的增加,呈现出先减小后增加的趋势。不经过热处理时,CF质量分数在20%时,磨损量从CF质量分数为0%的2.9×10~(–7) mm~3/(N·m)降至1.8×10~(–7) mm~3/(N·m),当CF质量分数为40%时,磨损量急剧增大。经过热处理后,PEEK/CF复合材料的耐磨性有所提升,当CF的质量分数为20%时,磨损量为1.2×10~(–7) mm~3/(N·m),相较于未热处理的复合材料,磨损量减少了35.4%。     

碳纤维和纳米氮化硼增强聚醚醚酮/聚四氟乙烯复合材料的摩擦学性能研究

以碳纤维（CF）为增强相，添加不同含量的纳米氮化硼（h-BN），通过注塑成型的方式，制备了聚醚醚酮/聚四氟乙烯（PEEK/PTFE）复合材料样条，使用力学试验机进行拉伸试验，利用摩擦试验机进行表面摩擦试验，并利用白光仪对磨痕数据和三维形貌进行观测，使用SEM对磨痕进行观测与分析。结果表明：随着h-BN含量的增加，PEEK/PTFE复合材料样条最大应力先增加后减小；当h-BN含量分别为3%、6%时，PEEK/PTFE复合材料样条的最大应力分别为174 MPa、165 MPa。与PEEK/PTFE相比，单独添加CF的样品摩擦系数降至0.23。同时添加CF、h-BN时，复合材料样条的摩擦系数均降低；h-BN含量分别为3%、6%时，复合材料样条的摩擦系数分别为0.06、0.09。随着h-BN含量的升高，PEEK/PTFE/CF/h-BN复合材料的磨损率先降低后升高。h-BN含量为3%时，复合材料样条的磨损率最低。     

电力机车受电弓滑板C/Cu复合材料的研究进展北大核心

受电弓滑板是安装在电力机车车顶,从接触导线获得电力的设备。滑板/接触导线的导电性、摩擦磨损等一直是电力机车提速的关键问题,因此受电弓滑板材料的力学性能、摩擦磨损性能、导电性等方面的研究至关重要。炭纤维、石墨等作为性能优异的增强体,近年来广泛用于受电弓滑板材料。本文介绍了受电弓滑板C/Cu复合材料的研究现状,分析了C、Cu两相界面结合改善问题,展望了今后受电弓滑板C/Cu复合材料的发展趋势。     

新型铜-碳复合受电弓滑板的制备

通过分析当前电力机车受电弓滑板存在的各种问题,用粉末冶金法研制出了一种新型的受电弓滑板. 该滑板由铜、碳纤维和石墨等构成. 首先分析了成形压力、烧结温度对滑板性能的影响,然后对其导电性、摩擦、磨损性能及冲击韧性进行检测并与当前正在使用的受电弓滑板进行了对比. 结果表明,该新型滑板的最佳制备工艺条件为铜含量78%,碳纤维含量2%,石墨含量15%,添加剂含量5%,成形压力为200 MPa,烧结温度为880℃. 该滑板不仅电阻率很低,而且其摩擦、磨损及冲击韧性等性能也较当前正在使用的受电弓滑板优越. 与当前正在使用的碳滑板相比,其摩擦系数降低54.5%,磨损量减少41%,冲击韧性提高9.6倍,导电性增强87倍.     

碱液中晶须增强PEEK复合材料的摩擦磨损性能

研究了不同含量PTW增强PEEK复合材料在碱液中的摩擦磨损性能,并与经典的CF增强PEEK复合材料对比,借助于SEM分析了磨损面和对偶面微观形貌,探讨了相关机理。结果表明,干摩擦时15%(质量)PTW增强PTFE/PEEK复合材料耐磨性是相同含量CF增强时的10.5倍。在碱液中,CF增加了PTFE/PEEK复合材料的摩擦系数、降低了其耐磨性能,而PTW可以进一步降低PTFE/PEEK复合材料的摩擦系数、明显地提高其耐磨性能。含5%PTW可提高PTFE/PEEK复合材料碱液中耐磨性2.36倍。碱液阻止了对偶面转移膜的形成,犁削和磨粒磨损是CF增强PEEK复合材料碱液中的主要磨损机制,而隧道状晶体结构和细微尺寸的纤维态形貌使得PTW在碱液中仍具有显微增强耐磨作用。     

PEEK/GF/CNTs复合材料的制备及性能研究

采用模压法制备了PEEK/GF/CNTs复合材料,研究了复合材料的力学、电性能、导热、耐摩擦等性能。结果表明:当CNTs含量为8%时,PEEK/GF/CNTs复合材料的拉伸强度最大为80.63 MPa;其导热系数随着CNTs含量的增加而增加,当CNTs含量为10%时,导热系数最大,为0.354 8 W/(m·K);体积电阻率随着CNTs含量的增加而逐渐减小;当CNTs含量为8%时,PEEK/GF/CNTs复合材料摩擦系数最佳值为0.113;CNTs能有效阻止PEEK基体从PEEK/GF/CNTs复合材料表面翘起、剥落;CNTs的加入降低了PEEK的结晶性能。     

硒掺杂对碳纤维/环氧树脂复合材料导电性能及机敏性的影响

以锗硒玻璃(GeSe_4)作为硒源制备一维硒纳米纤维(SeF),将其与碳纤维(CF)按一定体积比混杂,制备硒/碳共混环氧树脂(SeF/CF/EP)复合材料。测量SeF掺杂前后复合材料的体积电阻率变化,分析SeF/CF混杂比对材料导电机敏性的影响。结果表明,SeF掺杂前,碳纤维/环氧树脂复合材料(CF/EP)体积电阻率随纤维长度的增大而降低,随CF含量的增加呈阶段性减小趋势,2、4和6 mm长度的CF/EP复合材料的渗滤阈值分别为0.9%、0.3%和0.05%,随温度的升高,CF/EP复合材料先后呈现正温度效应(PTC)和负温度效应(NTC),无明显光敏特性;SeF掺杂后,复合材料导电性能显著提高,当SeF/CF体积比为3.06时,材料体积电阻率较掺杂前下降91%,随温度的升高,SeF/CF/EP复合材料的体积电阻率始终保持PTC效应,光敏特性显著增强。     

基于煤沥青基MCMB的C/Cu复合材料的制备及性能研究

以煤沥青基MCMB为前驱体,采用模压烧结的方法制备了C/Cu复合材料,研究了材料组分对C/Cu复合材料性能的影响.结果表明,C/Cu复合材料的电阻率随着Cu纤维含量的增加而减小,摩擦系数随着石墨添加量的增加而减小,当石墨添加量大于15％时摩擦系数趋于稳定.     

Cu粉粒径对PEEK/Cu导热复合材料性能的影响

以铜(Cu)粉为导热填料,采用模压法制备了聚醚醚酮(PEEK)/Cu导热复合材料,并研究了铜粉粒径对PEEK/Cu导热复合材料导热性能、力学性能及结晶性能的影响。结果表明:随着Cu粉粒径的增大,PEEK/Cu导热复合材料的力学性能逐渐下降;当Cu粉粒用量为30%、粒径为10μm时导热复合材料的导热系数达到最佳值0.396 W/(m·K),相比于纯PEEK提高了67.80%;熔融焓与结晶度随着Cu粉粒径的增大而逐渐减小,因而PEEK/Cu导热复合材料的结晶性能降低。     

MCPA6/改性聚硅氧烷复合材料的摩擦磨损性能

采用阴离子聚合法制备了浇铸尼龙6(MCPA6)/改性羟基封端聚二甲基硅氧烷(MHPDMS)原位复合材料,研究了不同MHPDMS含量对复合材料在水润滑及干摩擦条件下的摩擦磨损性能影响。结果表明,在干摩擦条件下,复合材料的摩擦系数随滑动时间增加先增大后减小最后达到平衡,随着MHPDMS含量的增加,复合材料在稳定阶段的摩擦系数变化不大,但是磨损量逐渐减小,MHPDMS质量分数为4%的复合材料磨损量仅为MCPA6的25%;在水润滑条件下,复合材料的摩擦系数随滑动时间增加先增大后平衡,随着MHPDMS含量的增加,复合材料的稳定摩擦系数基本没有变化,磨损量先减小后增大,当MHPDMS质量分数为2%时,磨损量最小,为MCPA6的50%左右。复合材料在水润滑条件下的稳定摩擦系数比干摩擦条件下的小,但磨损量比干摩擦条件下的大很多。复合材料在干摩擦条件下的磨损机理主要是粘着磨损和疲劳磨损,而在水润滑条件下主要为犁削磨损和磨粒磨损。     

PEEK/ZA8复合材料的制备及力学与摩擦学性能研究

采用模压成型法制备了锌铝合金(ZA8)填充聚醚醚酮(PEEK)复合材料,研究了ZA8含量和固体添加剂石墨和聚四氟乙烯(PTFE)对复合材料力学和摩擦学性能的影响。结果表明,复合材料的力学性能随着ZA8含量的增加呈先增加后降低的趋势,冲击强度和拉伸强度在ZA8含量为10%(质量分数,下同)时最大,分别为16.21 kJ/m^2和111.59 MPa,与纯PEEK相比分别增加了10.3%和3.9%;复合材料的摩擦因数随ZA8含量的增加呈持续下降的趋势,在ZA8含量为40%时最低为0.275,与纯PEEK相比降低了38.6%;磨损量呈先减小后增大的趋势,在ZA8含量为10%时最低为7.2 mg,比纯PEEK减小了43.3%;石墨和PTFE的添加能有效减小PEEK/ZA8复合材料的磨损量,其中加入10%的PTFE(未添加石墨)所制得的复合材料的摩擦学性能最好,摩擦因数为0.22、磨损量为4.3 mg,与纯PEEK相比分别降低了50.9%和66.1%。     

聚苯乙烯/膨胀石墨导电复合材料性能研究

以聚苯乙烯为基体,膨胀石墨为填料,邻苯二甲酸二辛酯为增塑剂,通过熔融共混法制备复合材料。并研究了复合材料的导电性能、力学性能和熔体流变性能与膨胀石墨含量的关系。主要结论如下:随着膨胀石墨含量的增加,复合材料的体积电阻率逐渐减小,渗流阈为5%,复合材料的体积电阻率最小为8.65×10~5(Ω·cm),膨胀石墨的含量为13%。当膨胀石墨含量在5%~10%之间时,复合材料的导电性迅速变化。而复合材料的拉伸强度则随之先减小后增大,当膨胀石墨含量为5%时,拉伸强度最小为4.52 MPa。冲击强度小增大后减小,当膨胀石墨含量为5%时,冲击强度最大,为7.5 kJ/m~2。     

聚四氟乙烯基导电均质复合材料的研究

以聚四氟乙烯(PTFE)为基体,电解铜粉、偶联剂及Si C等材料为填充剂,通过设计不同的原料比例,用冷压烧结的方法制备了一种耐磨导电均质复合材料,并测试了它的压缩性能和导电性。结果表明,随着电解铜粉质量分数增大,复合材料的延展性增强,屈服强度增大,电解铜粉在复合材料内部均匀分布并相互接触形成三维导电网络,提高了复合材料的导电性。复合材料的这些性质说明它可以考虑用作电磁屏蔽及密封件的材料。     

3D打印碳纤维增强PLA试件的力学性能分析

以300目短切碳纤维(CF)和聚乳酸(PLA)为实验原料,分别配制CF质量分数为5%、10%、15%和20%的CF/PLA混合料,再经双螺杆挤出机挤出造粒后得到CF/PLA复合材料。分别以纯PLA和不同组分的CF/PLA复合材料为实验材料,在粒料3D打印机上制备抗拉伸、压缩、弯曲和冲击试样,并做力学性能测试。实验结果表明,随着CF含量的增加,材料最大拉伸强度呈先增大后减小的趋势,当CF含量为5%时,材料的平均拉伸强度最大,为48.45 MPa。材料的平均弯曲和压缩强度随CF含量的增加均呈先减小后增大再减小的趋势,且无CF填充时,二者的强度值最大,分别为114.77 MPa和103.94 MPa。材料的抗冲击强度随着CF含量的增大呈先增大后减小的趋势,当CF含量为5%时,材料的抗冲击强度最大,为14.49 kJ/m~2。     

网络铜结构对石墨/铜复合材料组织及性能的影响

采用化学镀的方法制备了三维的网络铜骨架,以电解铜粉、天然鳞片石墨和酚醛树脂为原料,球磨后通过浆料浸渍工艺把原料填充到网络铜中,固化后采用压制、烧结的方法制备出网络铜改性的石墨/铜复合材料。研究网络铜的添加及石墨含量对复合材料的组织结构、物理力学性能及摩擦磨损性能的影响。结果表明:网络铜骨架结构致密,有一定的机械性能。网络铜的添加使得复合材料的密度及导电性能提高,摩擦系数与磨损率降低。随着石墨含量的增加,复合材料的密度、抗弯强度及摩擦系数减小,电阻率及磨损率增加。石墨含量为50%时,复合材料有良好的导电性、摩擦磨损性能以及较好的力学性能。复合材料的摩擦磨损机制主要为粘着磨损、磨粒磨损和疲劳磨损。     

铜对碳纤维/酚醛树脂受电弓滑板材料的性能影响

采用热压烧结法制备了碳纤维织物/酚醛树脂(PE)受电弓滑板复合材料,研究了Cu对碳纤维织物/PE受电弓滑板复合材料的电阻率、密度和力学性能的影响。采用万能材料试验机、电阻测试仪测试了复合材料的力学性能和电学性能,用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)分析测试手段对材料的组成结构及断口微观形貌等进行了测试和表征。结果表明,铜粉经高温烧结后呈连续三维网状结构,这种结构与碳纤维织物协调作用,阻止裂纹扩展,提高了复合材料的力学性能;当铜含量为40%时,复合滑板材料的综合性能最优:电阻率降至22.1μΩ.m;弯曲强度和压缩强度分别提高至61.8MPa和29.6MPa;冲击韧性达到12.7 J/cm3。     

MC尼龙/PTFE复合材料的制备与性能研究

采用阴离子原位聚合法制备了MC尼龙/聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,考察了PTFE微粉对复合材料的聚合效果、力学性能、结晶度、熔点、摩擦系数和磨损量的影响。结果表明:添加PTFE微粉不影响MC尼龙的聚合,但是会降低材料的结晶度。随着PTFE微粉用量的增加,摩擦系数与磨损量呈现先减少后增加的趋势,当PTFE质量分数为5%时,MC尼龙/PTFE复合材料的耐磨性最佳,摩擦系数为0.191,磨损量为0.11 mg。     

PEEK/Cu/SCF导热复合材料的制备与性能研究

以微米级Cu粉和短碳纤维(SCF)作为复配导热填料,利用模压成型方法制备了聚醚醚酮(PEEK)/Cu/SCF二元导热复合材料,采用扫描电镜分析了复合材料的表面形貌,考察了导热填料用量对复合材料导热性能、表面电阻率、热性能的影响。结果表明:微米级Cu粉和SCF作为导热填料可以起到协同作用,显著改善了PEEK的导热性能;当Cu粉用量为10%时,随着SCF用量的增加,复合材料的导热系数明显提高,熔融温度降低,结晶度减小;SCF用量为20%时,复合材料的导热系数为0.832 W/(m·K),提高了162%;表面电阻率为108Ω,复合材料具有一定的抗静电性。     

沥青基短切碳纤维/导电炭黑/丁腈橡胶复合材料的结构与性能研究

研究导电炭黑VXC72及沥青基短切碳纤维(CF)用量对丁腈橡胶(NBR)物理性能、导热及导电性能的影响。结果表明,随着导电炭黑VXC72用量的增大,NBR胶料和CF/NBR复合材料的拉伸强度、撕裂强度、定伸应力和热导率逐渐增大,体积电阻率逐渐降低,而且CF/NBR硫化胶的50%、100%定伸应力和热导率比NBR硫化胶有不同程度提高。当导电炭黑VXC72用量相同时,随着CF用量的增大,复合材料的拉伸强度、撕裂强度和拉断伸长率先减小后增大,热导率基本呈线性增加,体积电阻率明显降低。     

CF增强PEEK/Cu复合材料的制备与性能

采用模压法制备碳纤维(CF)增强聚醚醚酮(PEEK)/Cu复合材料,研究了CF等离子处理时间、CF用量和热处理工艺对PEEK/Cu/CF复合材料力学性能的影响。结果表明:随着未处理CF用量增加,PEEK/Cu/CF复合材料的力学性能逐渐下降;当CF等离子处理时间小于等于4 min时,PEEK/Cu/CF复合材料的拉伸强度和冲击强度随处理时间增加而提高;等离子处理4 min,随CF用量的增加,PEEK/Cu/CF复合材料的拉伸强度提高,但其冲击强度下降。与未处理的复合材料相比,热处理Ⅱ和Ⅲ这2种处理工艺的复合材料结晶度和熔点均提高,且热处理Ⅲ的提高幅度大于热处理Ⅱ的。