PTFE微粉改性聚醚醚酮摩擦磨损性能及应用研究

采用常温机械共混、高温模压的方法,制备了不同质量分数聚四氟乙烯(PTFE)微粉和碳纤维改性的聚醚醚酮(PEEK)复合材料,对其压缩强度、摩擦磨损性能进行了研究,并分析了其磨损后的表面形貌。结果表明:随着PTFE微粉质量分数的增加,PEEK复合材料的压缩强度呈下降趋势,当PTFE微粉质量分数为40%时,其压缩强度下降至60 MPa。随着聚碳纤维质量分数的增加,PEEK复合材料的压缩强度呈上升趋势。随着PTFE微粉和碳纤维质量分数的增加,PEEK复合材料的干摩擦因数和磨痕宽度逐渐下降,当PTFE微粉质量分数为40%时,PEEK复合材料干摩擦因数下降至0.21,其干摩擦磨痕宽度略有上升。随着碳纤维质量分数的增加,PEEK复合材料在油润滑条件下摩擦因数和磨痕宽度较低并略有下降。PEEK复合材料在干摩擦条件下的磨损机制以磨粒磨损为主,伴有疲劳磨损;在油润滑时,摩擦面可形成稳定连续的润滑膜而保持光滑。PEEK复合材料具有较高的压缩强度,摩擦磨损性能良好,可以制作各种滑动轴承、密封圈等特种机械零部件。     

轴瓦用C/C-SiC复合材料的摩擦磨损性能研究

本文通过液相气化热梯度法结合反应熔渗法制备出C/C-SiC复合材料,并通过环块摩擦磨损实验考察了在水润滑条件下不同载荷对其摩擦磨损特性的影响。实验在结果表明:C/C-SiC复合材料主要由碳纤维、碳纤维周围深色相PyC、灰暗相SiC相和灰白相Si组成。在水润滑条件下,C/C-SiC复合材料的摩擦系数较低,并随着载荷的增加而增大。当载荷从100N增加到400N时,摩擦系数从0.06增大到0.17左右。当载荷小于200N时,C/C-SiC复合材料的磨损率变化不明显;当载荷大于200N时,其磨损率随载荷的增加而显著增大。载荷较高时,C/C-SiC复合材料的磨损形式主要为磨粒磨损,材料表面磨损是磨粒的犁削作用和应力疲劳作用的共同结果。     

水润滑下纳米三氧化二铝/端异氰酸酯基聚丁二烯液体橡胶-环氧树脂复合材料的摩擦性能

研究了纳米Al2O3/端异氰酸酯基聚丁二烯液体橡胶-环氧树脂(ETPB)复合材料在水润滑条件下的摩擦性能,并用扫描电子显微镜表征了复合材料的磨损表面形貌,探讨了磨损机理。结果表明,在水润滑条件下,纳米Al2O3/ETPB复合材料的磨损率和摩擦系数低于ETPB;载荷和滑动速率的变化对纳米Al2O3/ETPB复合材料的磨损率、摩擦系数及磨损表面形貌影响不大,复合材料的磨损表面均未产生裂纹;ETPB的磨损机理为疲劳磨损,纳米AlO/ETPB复合材料的磨损机理为机械抛光磨损。     

C／C-SiC复合材料的水润滑摩擦磨损特性研究

本文在MRH-3型环块式磨损试验机上,进行了C／C-SiC与Ni基合金摩擦副的摩擦磨损实验。测定了水润滑状态下,在相同转速,载荷,磨损时间条件下,配对摩擦副的摩擦系数和磨损率。用扫描电子显微镜（SEM）观察了配对摩擦副的磨损表面形貌。初步探讨了C／C-SiC复合材料的摩擦、磨损特性及机理,对C／C-SiC复合材料在水润滑条件下作为摩擦件使用提供了实验依据。     

玻璃纤维增强PEEK复合材料的高速干摩擦性能

利用球盘式摩擦磨损试验机对质量分数为30%的短切玻璃纤维增强聚醚醚酮(PEEK/GF)复合材料进行室温高速条件下干滑动磨损实验,考察了载荷及频率对材料摩擦系数及磨损量的影响,并对摩擦前后的微观形貌及热性能进行了分析。结果表明,随着载荷和频率的增加,PEEK/GF复合材料的摩擦系数和磨损量逐渐增大并趋于稳定;微观结构分析显示GF与PEEK两相结合紧密,磨损方式主要以犁沟为主,GF的加入阻断了PEEK从PEEK/GF复合材料磨损表面剥落,使PEEK磨屑在GF周围积聚,摩擦表面产生的热量使PEEK收缩团聚在一起;PEEK/GF复合材料的热分解温度比纯PEEK提高了75℃。     

不同工况下碳纳米管/聚丙烯复合材料摩擦性能研究

利用微型双螺杆挤出机熔融共混注射成型碳纳米管/聚丙烯复合材料。通过刻蚀冲击断面来观察碳纳米管在聚丙烯基体中的分散状态。用摩擦磨损试验机研究了碳纳米管/聚丙烯复合材料在干摩擦、水润滑工况下的摩擦行为;利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)观察了磨损形貌;利用光学表面形貌扫描仪测试摩擦表面微观形貌参数。结果表明,通过熔融共混的方法,可以使碳纳米管较好地分散在聚丙烯基体中。在本实验范围内,加入碳纳米管后的复合材料比纯聚丙烯有更低的摩擦因数,在载荷为50 N,碳纳米管加入量为1.4%的复合材料的摩擦因数为0.473 3,比纯聚丙烯降低了17%。复合材料在干摩擦工况下的摩擦因数较高,而在水润滑工况下的磨损率较高,碳纳米管加入量为1.8%的复合材料在50 N水润滑工况下的摩擦因数为0.251 1,比干摩擦工况降低了85.2%,而磨损率增加了188.5%。添加碳纳米管的聚丙烯复合材料在干摩擦工况下具有更好的减摩性。     

短纤维增强尼龙1010的摩擦磨损性能的研究

本文介绍无润滑条件下,碳纤维、玻璃纤维及二者混杂纤维增强尼龙1010复合材料的摩擦、磨损性能。系统地研究了各种因素的影响,并用扫描电镜显示各复合材料的摩擦表面形貌。又初步进行了摩擦、磨损机理的探讨。     

聚苯硫醚悬浮液浸渍纤维复合材料的摩擦磨损性能

本文采用悬浮液浸渍的工艺制备碳纤维(CF)/聚苯硫醚(PPS)复合材料,研究了复合材料无润滑及水润滑的摩擦磨损性能。结果表明,单向CF/PPS复合材料无论在水润滑或无润滑条件下,CF平行方向优于CF垂直方向的摩擦磨损性能。     

不同载荷条件下浸银石墨材料水润滑摩擦磨损性能研究

采用环-块式摩擦磨损实验机,研究了水润滑条件下不同载荷和滑动时间对浸银石墨材料摩擦磨损性能的影响,利用表面轮廓仪和扫描电子显微镜对浸银石墨材料在磨合阶段和稳定磨损阶段的磨损行为进行分析和探讨。结果表明:滑动时间1 h内为磨合阶段,随载荷增加浸银石墨在水润滑条件下的摩擦系数降低,比磨损率增大。滑动时间5 h达到了稳定磨损阶段,高载荷导致浸银石墨在水润滑条件下的摩擦系数和比磨损率降低。在浸银石墨的稳定磨损阶段,500 N载荷下的摩擦系数最低,为0.038,700 N载荷下的比磨损率最低,为2.26×10^(-7)mm^(3)/Nm。高载荷条件下,浸银石墨在磨合阶段和稳定磨损阶段展现出相似的磨损机制,浸银石墨表面石墨区域发生较大磨损,增强的银颗粒支撑了水润滑界面间的载荷作用,边界润滑状态的局部流体润滑作用和小尺寸磨屑的自润滑作用,降低了浸银石墨材料的摩擦系数和比磨损率。     

辐照交联GO/UHMWPE复合材料在人工海水润滑介质下的摩擦学性能研究

为改善超高分子量聚乙烯(UHMWPE)在海水润滑介质下的耐磨损性能,采用氧化石墨烯(GO)填充与辐照交联对UHMWPE进行改性处理。利用摩擦磨损试验机研究了辐照前后UHMWPE与GO/UHMWPE复合材料在人工海水润滑介质下的摩擦学性能,利用扫描电子显微镜(SEM)与三维表面轮廓仪扫描试样磨痕表面形貌,计算其磨损率,并分析了其摩擦磨损机理。结果表明,在人工海水润滑介质下,GO填充与辐照交联改性处理均略微增加了UHMWPE的摩擦因数,降低了磨损率;二者共同使用可以协同增强UHMWPE的耐磨性能,降低复合材料的摩擦因数与磨损率; GO填充显著提高了UHMWPE的抗磨粒磨损与抗疲劳磨损性能;辐照交联改性处理进一步提高了GO/UHMWPE复合材料的抗磨粒磨损性能。     

芳纶浆粕增强丁腈橡胶复合材料的摩擦磨损性能

利用开炼机制备了丁腈橡胶(NBR)/芳纶浆粕(PPTA-pulp)复合材料。研究了在干摩擦和水润滑条件下,纤维含量、摩擦时间以及载荷对NBR/PPTA-pulp复合材料摩擦磨损性能的影响,并分析了磨损机理。结果表明,芳纶浆粕的加入能够很好地改善复合材料的力学性能和摩擦磨损性能,在相同条件下,当纤维质量分数为20%时,复合材料的综合性能最佳;在干摩擦条件下,随着摩擦时间延长,复合材料的摩擦系数下降,磨耗量增大;随着载荷增加,摩擦系数和磨耗量增大;水润滑条件下,复合材料的摩擦系数和磨耗量较干摩擦大幅度降低且比较稳定,时间和载荷对其影响很小;干摩擦时,复合材料的磨损机理主要为磨粒磨损和疲劳磨损;水润滑时,主要为轻微磨粒磨损。     

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。     

润滑条件对PTFE复合材料摩擦学性能的影响

对3种聚四氟乙烯复合材料与45#钢和表面阳极氧化铝合金配副进行了摩擦性能测试,测定了不同润滑条件下聚四氟乙烯复合材料的摩擦学性能。用扫描电子显微镜观察了聚四氟乙烯复合材料与表面阳极氧化铝合金摩擦磨损后的表面形貌。结果表明:在油润滑条件下,聚四氟乙烯复合材料摩擦因数和磨痕宽度最小,在干摩擦条件下,聚四氟乙烯复合材料摩擦因数最大;在水润滑条件下,聚四氟乙烯复合材料磨痕宽度最大;在油润滑条件下,摩擦表面可形成均匀连续的转移膜和润滑油膜,表面光滑,从而降低了磨损。     

玻璃纤维填充改性PTFE复合材料的摩擦磨损性能

为改善聚四氟乙烯(PTFE)高磨耗的缺点,通过冷压烧结成型工艺制备了玻璃纤维(GF)填充改性PTFE复合材料,探究了不同GF添加比例的PTFE/GF复合材料在不同转速下的摩擦磨损情况。采用三维视频显微镜观察了样品的表面磨痕深度,并借助扫描电子显微镜观察摩擦表面形貌同时分析磨损机理。结果表明,填充GF后的PTFE复合材料其摩擦系数虽有一定程度的升高,但其体积磨损率却大幅降低。当GF质量分数为20%时,复合材料的体积磨损率降到最低,并在转速为80 r/min时较纯PTFE降低了93.56%。观察分析微观形貌发现,随着GF含量的增大,复合材料的磨损机理逐渐由纯PTFE的犁耕磨损和粘着磨损向磨粒磨损转变,当GF含量为25%时,出现轻微的疲劳磨损。     

不同条件下环氧树脂的摩擦磨损性能研究

通过测试环氧树脂(EP)在干摩擦及水、300#液体石蜡润滑下的摩擦性能,考察了环氧树脂的磨损率与载荷和滑动速度之间的关系,并采用扫描电子显微镜对材料磨损表面进行了观察,对磨损机理进行了分析。结果表明,在不同条件下,环氧树脂磨损率有较大变化,石蜡润滑下的磨损率比干摩擦磨损率小2个数量级。干摩擦下EP的破坏是脆性断裂和剥落,水润滑下EP破坏是疲劳磨损,石蜡润滑下EP的破坏是塑性变形和剥层磨损。     

润滑剂对Ti（CN）陶瓷摩擦学性能的影响

在销—盘试验机上考察了干摩擦、水润滑及油润滑条件下Ti(CN)/45钢摩擦副的摩擦磨损性能。Ti(CN)陶瓷的磨损主要由粘着剥落和微断裂引起,水对Ti(CN)/45钢摩擦副的摩擦性能无明显改善,但能较明显地减小陶瓷的磨损。油润滑时,摩擦和磨损均得到了明显改善。水和油润滑介质的存在能有效地抑制金属在陶瓷表面的粘着转移,从而降低陶瓷磨损率。采用SEM,XPS,AES等对陶瓷磨痕的分析结果表明,摩擦面上Fe_2O_3的生成对粘着磨损起到了一定的改善作用。油(不含添加剂的液体石蜡)在极压条件下的减磨作用主要是由于其在陶瓷摩擦面上形成了较厚的碳膜(焦质,石墨复合膜)。     

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。     

纳米SiO_2填充改性聚四氟乙烯复合材料的摩擦磨损性能研究

通过冷压烧结成型工艺制备了纳米二氧化硅(SiO_2)填充改性聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,探究了不同添加比例的纳米SiO_2/PTFE复合材料在不同转速下摩擦磨损情况。采用三维视频显微镜观察了样品的表面磨痕深度,借助扫描电镜观察摩擦表面形貌并分析磨损机理。结果表明,填充纳米SiO_2后的PTFE复合材料其摩擦因数虽有一定程度的升高,但其体积磨损率却大幅降低。且当纳米SiO_2填充质量分数为5%时,复合材料的体积磨损率降到最低,并在转速为80 r/min时较纯PTFE降低了89.5%。观察分析微观形貌发现,随着纳米SiO_2含量的增大,复合材料的磨损机理逐渐由犁耕磨损和黏着磨损向磨粒磨损转变,且当纳米SiO_2填充含量为10%时,出现轻微的疲劳磨损。     

辐照交联及老化对GO/UHMWPE复合材料生物摩擦学性能的影响

采用改良Hummer法制备了氧化石墨烯(GO),通过热压成型工艺制备了GO/超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料,在真空环境下采用γ射线对其进行辐照交联处理,并将部分样品置于80℃环境下加速老化处理21d。利用摩擦磨损实验机研究了复合材料在小牛血清润滑介质下的摩擦学性能;利用扫描电子显微镜(SEM)和三维表面轮廓仪观察试样表面磨痕并计算相应的磨损率。结果表明,在小牛血清润滑介质下,GO填充与辐照交联改性处理可以降低UHMWPE的摩擦因数和磨损率,协同提高其耐磨性,但对摩擦因数的影响并不显著。加速老化处理显著增加辐照UHMWPE及辐照GO/UHMWPE复合材料的摩擦因数和磨损率,降低了其摩擦磨损性能。GO填充降低了辐照UHMWPE在加速老化处理后摩擦因数和磨损率,增强了其摩擦学性能。     

碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的制备工艺及耐磨和导电性研究

介绍了碳纤维增强聚醚醚酮(PEEK)复合材料制备工艺、机械力学性能、摩擦磨损机理、导电性,重点研究了制备工艺对机械力学性能的影响,碳纤维添加量和碳纤维的表面处理,对耐磨性和导电性的影响。通过SEM照片和DSC曲线以证明:PEEK和碳纤维结有着良好的结合性,这对复合材料导电性和耐磨性产生一定影响,即随着碳纤维质量分数增加导电性和耐磨性都有提高,碳纤维表面处理有利于提高耐磨性。