聚四氟乙烯/纳米氮化钛复合材料的摩擦磨损性能研究

利用摩擦磨损试验机考察了填料含量及载荷对纳米氮化钛(TiN)填充聚四氟乙烯(PTFE)复合材料摩擦磨损性能的影响,采用扫描电子显微镜观察分析磨损表面形貌,探讨了磨损机理。结果表明,纳米TiN可以提高PTFE的硬度和耐磨性,当纳米TiN质量分数为7%时,PTFE纳米TiN复合材料的磨损量最小;随载荷的增大,PTFE/TiN复合材料的磨损量增加。PTFE纳米TiN复合材料的摩擦因数比纯PTFE小。     

PTFE/BaSO4复合材料摩擦磨损性能研究

用M-2000型摩擦磨损试验机研究了干摩擦条件下BaSO4用量，载荷，对磨时间对聚四氟乙烯（PTFE）复合材料摩擦磨损性能的影响。在本实验条件下，PTFE/BaSO4复合材料的摩擦系灵敏随着BaSO4含量的增加而增大，抗磨损能力则有一个最佳含量；随着载荷的增加，材料的摩擦系数，磨损量和磨痕宽度也随之增大，磨损量随着对磨时间的延长而波动变小并趋于稳定。     

PTFE/Al2O3纳米复合材料的摩擦磨损性能研究

利用MM—200型摩擦磨损试验机研究了PTFE／Al2O3纳米复合材料的摩擦磨损性能，并采用扫描电子显微镜观察、分析了试样磨屑形状及磨损机理。结果表明，经表面处理的纳米Al2O3能明显提高PTFE的耐磨损性并改变其磨屑形成机理；当表面处理纳米Al2O3含量为3％时，PTFE纳米复合材料的磨损量最小，但在试验范围内，表面处理纳米Al2O3含量变化对PTFE纳米复合材料的耐磨损性影响不大，而PTFE纳米复合材料的摩擦系数则随表面处理纳米Al2O3含量增加而略有增大，导致PTFE磨损的机理主要是粘着磨损。     

纤维增强铝硅酸盐玻璃陶瓷复合材料的摩擦学特性研究

在UMT-2微观磨损试验机（USA）上研究了SiC纤维增强铝硅酸盐玻璃陶瓷复合材料的摩擦学特性,且对摩擦表面进行了SEM观察和分析。研究结果表明：随着SiC纤维含量的增加,摩擦系数逐渐降低,但变化幅度较小。而当纤维含量（体积）低于25％时,复合材料的磨损量明显降低,而显微硬度却有较大提高;超过25％时,继续增加纤维的含量会导致复合材料耐磨性下降。SiC纤维增强铝硅酸盐玻璃陶瓷复合材料的摩擦系数随着载荷的增大显现先增大后减小的趋势,并且在载荷140N时达到最大值,而磨损量随着载荷的增大而增加。复合材料的主要磨损失效形式为磨粒磨损。     

纳米SiC及其与石墨、二硫化钼填充PTFE基复合材料摩擦磨损性能研究

用摩擦磨损试验机对纳米碳化硅（SiC）及其与石墨、二硫化钼（MoS2）混合填充聚四氟乙烯（PTFE）复合材料在干摩擦条件下与45#钢对磨时摩擦磨损性能进行了研究,用洛氏硬度计对PTFE及其复合材料的硬度进行了测量,用扫描电子显微镜对PTFE复合材料磨损表面进行了观察。结果表明,纳米SiC的加入能提高PTFE复合材料的硬度和耐磨性,纳米SiC与MoS2混合填充会使PTFE复合材料的耐磨性提高更多,特别是在载荷增大时其耐磨效果更好。纳米SiC填充PTFE复合材料的摩擦因数比纯PTFE大,且随载荷增加有所减小, MoS2、石墨的加入可降低PTFE的摩擦因数。     

尼龙6/纳米A12O3复合材料与铜摩擦副的摩擦磨损性能

采用双螺杆挤出机共混制备尼龙6／纳米Al2O3复合材料,考察了复合材料的硬度及与铜摩擦副的摩擦磨损性能。试验表明,加入纳米Al2O3可使尼龙6的硬度提高。在低载荷时,复合材料的摩擦系数随载荷的增加而减小;当载荷超过一定值后,摩擦系数增大;载荷一定时,摩擦系数随纳米A120,含量的增加呈上升趋势。当纳米Al2O3含量达到10份时,复合材料的磨损量较小;当纳米Al2O3超过10份时,纳米Al2O3粒子的团聚会造成其与基体尼龙6的结合力降低,最终导致尼龙6／纳米Al2O3复合材料磨损量增大。     

纳米SiC或Si3N4与玻璃纤维混杂填充PA6复合材料摩擦磨损性能研究

采用注塑成型法制备纳米SiC或Si3N4与玻璃纤维混杂填充PA6尼龙复合材料。采用MM-200型摩擦磨损试验机在干摩擦条件下考察了纳米颗粒含量及载荷对PA6复合材料摩擦磨损性能的影响。采用扫描电子显微镜观察分析磨损表面形貌及磨损机理。结果表明:纳米Si3N4与玻璃纤维混杂能使复合材料耐磨损性提高,以3%Si3N4与玻璃纤维混杂填充耐磨性最佳;而纳米SiC与玻璃纤维混杂会导致复合材料的磨损量增大,纳米SiC或Si3N4与玻璃纤维混杂填充PA6复合材料的摩擦系数都低于尼龙材料。     

硫酸钡填充聚四氟乙烯复合材料的摩擦磨损性能研究

用M 2000型摩擦磨损试验机研究了干摩擦条件下硫酸钡、载荷、对磨时间对聚四氟乙烯复合材料摩擦磨损性能的影响。结果表明:在本实验采用的条件下,硫酸钡/PTFE复合材料的摩擦因数随着硫酸钡含量的增加而增大,抗磨损能力则有一个最佳含量;随着载荷的增加,材料的摩擦因数、磨损量和磨痕宽度也随之增大;磨损量随着对磨时间的延长,波动变小并趋于稳定。     

环氧树脂基碳纤维复合材料摩擦层的摩擦性能研究

为了提高碳纤维(CF)自行车轮毂的寿命,研究了以SiC颗粒改性的环氧树脂为基体,CF平纹布为增强体的复合材料在不同载荷、不同摩擦环境及不同SiC含量情况下的磨损量与摩擦系数。结果表明,增大载荷和湿态(水润滑)的摩擦环境会不同程度地增加复合材料的磨损量,同时随着SiC填料含量的增加,复合材料的耐磨损性能增加。     

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。     

混杂填料增强聚四氟乙烯复合材料的摩擦学性能研究

采用MM-200型摩擦磨损试验机对纳米SiC、MoS2和石墨填充聚四氟乙烯(PTFE)复合材料在干摩擦条件下与45#钢对摩时的摩擦磨损性能进行了研究,探讨了MoS2、石墨及纳米SiC的协同效应。认为纳米SiC的加入大大提高了复合材料的承载能力,石墨、MoS2的加入减少PTFE复合材料的摩擦因数。利用扫描电子显微镜(SEM)对PTFE复合材料的摩擦面进行了观察。结果表明:实验中5%nano-SiC和3%MoS2填充PTFE复合材料的摩擦磨损性能最好,且在高载荷下的摩擦磨损性能尤为突出,具有一定的应用价值。     

纳米SiC粒子的表面处理对PTFE/纳米SiC复合材料的性能影响

对表面处理与未处理纳米SiC填充的聚四氟乙烯(PTFE)复合材料进行力学与摩擦学性能测试,研究了纳米SiC含量和表面处理对复合材料力学和摩擦磨损性能的影响,用扫描电子显微镜对拉伸断面形貌进行观察,探讨了复合材料的增强机理。结果表明,未处理纳米SiC填充PTFE后,其复合材料的硬度和耐磨性均有不同程度的提高;表面处理纳米SiC后,PTFE/纳米SiC复合材料的拉伸强度、冲击强度、减摩性能均比未处理的有所提高;表面处理SiC在PTFE基体中有较好的分散性,与PTFE基体界面的结合较好,未处理纳米SiC在PTFE基体中分散性较差。     

纳米碳化硅改性聚四氟乙烯复合材料的摩擦磨损性能

采用不同偶联剂对纳米碳化硅进行表面处理后,制备了聚四氟乙烯/纳米碳化硅复合材料,考察了偶联剂种类和含量随载荷变化对复合材料摩擦磨损性能的影响,并利用扫描电子显微镜观察和分析了复合材料磨损表面形貌及其磨损机理。结果表明,经表面处理的纳米碳化硅填充后的复合材料硬度和摩擦磨损性能均有提高,以钛酸酯偶联剂（NDZ101）处理效果最好;随着偶联剂含量的增大,钛酸酯偶联剂（NDZ101）处理的复合材料的磨损量和摩擦因数均增大,偶联剂最佳含量为填料质量的1 %;偶联剂处理后的纳米碳化硅与基体之间形成了良好的界面,复合材料的磨损以黏着磨损和磨粒磨损为主。     

酸性溶液中PTW增强PTFE复合材料的耐蚀性和摩擦磨损性能

分别研究了不同含量钛酸钾晶须(PTW)、碳纤(CF)填充聚四氟乙烯(PTFE)复合材料在硫酸溶液中和干摩擦条件下摩擦学性能以及酸中的耐蚀性能,借助SEM等分析探讨了相关机理。结果表明,酸中纯PTFE耐磨性较干摩擦条件下提高了2个数量级,摩擦系数也只有干摩擦的15.3%。与CF/PTFE相比,PTW/PTFE复合材料在酸中显示更好的耐蚀和耐磨性能。PTW可以进一步提高PTFE酸中耐磨性能、降低摩擦系数。含15%（质量）PTW时复合材料具有最低的磨损率,此时比纯PTFE酸中耐磨性提高13.8倍,是相同含量CF/PTFE耐磨性的3.2倍。由于酸溶液的冷却和润滑作用,复合材料的摩擦系数与干条件相比明显降低。然而,酸溶液阻止了转移膜的形成。不管是干摩擦还是在酸性溶液中,当填料含量超过15%（质量）时,犁削和磨粒磨损是PTFE复合材料的主要磨损机理。     

纳米氧化铝改性聚四氟乙烯的摩擦磨损性能研究

以纳米Al2O3作为填料填充改性聚四氟乙烯(PTFE),采用模压烧结成型的方法制备了不同纳米Al2O3含量的PTFE/纳米Al2O3复合材料,考察了偶联剂改性前后纳米Al2O3及其含量对复合材料硬度、摩擦系数和磨痕宽度的影响,并利用扫描电子显微镜对复合材料的磨屑和磨损表面进行了微观分析。结果表明,随着纳米Al2O3含量的增加,复合材料的硬度和摩擦系数逐渐增大,磨痕宽度先大幅下降而后略有增加。另外,相对于未改性纳米Al2O3,PTFE/偶联剂改性纳米Al2O3复合材料的硬度和摩擦系数均较低,其磨痕宽度则较高。     

Friction and wear characteristics of ceramic particle filled polytetrafluoroethylene composites under oil-lubricated conditions

Five kinds of polytetrafluoroethylene (PTFE)-based composites were prepared: PTFE, PTFE + 30 vol % SiC, PTFE + 30 vol % Si₃N₄, PTFE + 30 vol % BN, and PTFE + 30 vol % B₂O₃. The friction and wear properties of these ceramic particle filled PTFE composites sliding against GCr15 bearing steel under both dry and liquid paraffin lubricated conditions were studied by using an MHK-500 ring-block wear tester. The worn surfaces and the transfer films formed on the surface of the GCr15 bearing steel of these PTFE composites were investigated by using a scanning electron microscope (SEM)and an optical microscope, respectively. The experimental results show that the ceramic particles of SiC, Si₃N₄, BN, and B₂O₃ can greatly reduce the wear of the PTFE composites; the wear-reducing action of Si₃N₄ is the most effective, that of SiC is the next most effective, then the BN, and that of B₂O₃ is the worst. We found that B₂O₃ reduces the friction coefficient of the PTFE composite but SiC, Si₃N₄, and BN increase the friction coefficients of the PTFE composites. However, the friction and wear properties of the ceramic particle filled PTFE composites can be greatly improved by lubrication with liquid paraffin, and the friction coefficients of the PTFE composites can be decreased by 1 order of magnitude. Under lubrication of liquid paraffin the friction coefficients of these ceramic particle filled PTFE composites decrease with an increase of load, but the wear of the PTFE composites increases with a load increase. The variations of the friction coefficients with load for these ceramic particle filled PTFE composites under lubrication of liquid paraffin can be properly described by the relationship between the friction coefficient (μ) and the simplified Sommerfeld variable N/P as given here. The investigations of the frictional surfaces show that the ceramic particles SiC, Si₃N₄, BN, and B₂O₃ enhance the adhesion of the transfer films of the PTFE composites to the surface of GCr15 bearing steel, so they greatly reduce the wear of the PTFE composites. However, the transfer of the PTFE composites onto the surface of the GCr15 bearing steel can be greatly reduced by lubrication with liquid paraffin, but the transfer still takes place. Meanwhile, the interactions between the liquid paraffin and the PTFE composites, especially the absorption of liquid paraffin into the surface layers of the PTFE composites, create some cracks on the worn surfaces of the ceramic particle filled PTFE composites; the creation and development of these cracks reduces the load-supporting capacity of the PTFE composites. This leads to the deterioration of the friction and wear properties of the PTFE composites under higher loads in liquid paraffin lubrication. © 1999 John Wiley & Sons, Inc. J Appl Polym Sci 73: 2611–2619, 1999     

SiC一石墨填充PTFE复合材料的摩擦磨损性能研究

在聚四氟乙烯（ＰＴＦＥ）中分别填充碳化硅（ＳｉＣ）,石墨及不同配比的ＳｉＣ－石墨混合物,制备了具有不同力学和摩擦学性能的ＰＴＦＥ基复合材料。探讨了填料组成对材料硬度及干摩擦条件下与不锈钢环对磨时摩擦磨损性能的影响,并研究了ＰＴＦＥ基复合材料的磨损表面和磨屑形貌。结果表明,填充适量的ＳｉＣ－石墨混合物既能增加ＰＴＦＥ的承载能力,又可保持良好的摩擦学性能;不同复合材料的磨损机理不同,磨损表面有磨屑形貌     

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。     

High-Load Friction Behavior of a Hinge Bearing Based on a Carbon/Silicon Carbide Composite

Two-dimensional carbon fiber-reinforced silicon carbide matrix (C/SiC) composites used for hinge bearing were prepared by chemical vapor infiltration. The testing and results of unlubricated friction behavior of hinge bearing under high-load transmitting motion was investigated. The effects of load on friction behavior between different sliding couple were analyzed. Finally, worn surfaces and debris were observed by scanning electron microscopy to study the wear mechanism. A constant friction coefficient between self-mated C/SiC composites of 0.68 was obtained on increasing load up to about 5800 N. Excellent wear resistance and load-carrying ability was demonstrated by low wear and especially small deformation.