焦炭颗粒增强铜-石墨复合材料的制备与性能研究

以改性酚醛树脂为粘结剂,以焦炭粉为颗粒增强相,采用传统模压成型工艺制备了一系列铜-石墨复合材料,并研究了焦炭粉的添加对复合材料的力学性能、导电性能及磨损性能的影响.结果表明:当焦炭粉质量分数为35%时,复合材料具有较好的综合性能.随着焦炭粉的加入,复合材料的弯曲强度有了显著提高,在焦炭粉质量分数为35%时弯曲强度达到最大值68.8MPa,比未添加焦炭粉时提高了近36%;同时,当焦炭粉质量分数为35%时,复合材料的电阻率已经达到了现用浸金属滑板的导电水平;焦炭粉质量分数35%的复合材料具有最低的磨损率,且在磨损过程中能在磨损表面形成较为完整的自润滑膜.     

酚醛树脂基复合材料摩擦性能试验研究

为掌握酚醛树脂基复合材料的综合性能,为其在航天领域内的推广应用提供帮助,开展复合材料摩擦性能试验的研究。准备酚醛树脂、合成材料、桐油、万能试验机、磨损试验机等材料与仪器,按照规范制备酚醛树脂基复合材料。选择弯曲强度、质量磨损率作为试验指标,经过测试后表明,在排除外界环境干扰的条件下,Cu粉末与酚醛树脂两者之间的相容性最好,即掺入Cu粉末的材料具有更高强度;掺入浓度为9%石墨粉末的复合材料的质量磨损率最小,摩擦性能最优。     

机械密封用炭石墨材料摩擦磨损性能研究

在立式万能摩擦磨损试验机上采用销-盘摩擦方式对传统炭石墨材料、浸树脂石墨复合材料、浸银石墨复合材料及各向同性热解石墨进行摩擦磨损试验。利用金相显微镜、扫描电子显微镜等对摩擦表面进行观察。研究表明,摩擦表面的润滑膜(摩擦膜、转移膜)的完整程度是决定炭石墨材料摩擦磨损性能的主要因素,炭石墨材料的结构是影响润滑膜形成的关键因素,机械密封的选材应根据使用条件选择相应结构的炭石墨材料。     

固体润滑剂对芳纶/酚醛树脂复合材料性能的影响

以酚醛树脂为基体,芳纶纤维织物为增强层,采用热压成型工艺制备了芳纶/酚醛树脂复合材料,研究了固体润滑剂PTFE、石墨、MoS2对芳纶/酚醛树脂复合材料力学性能与摩擦性能的影响。研究发现,PTFE、石墨、MoS2均能降低芳纶/酚醛树脂复合材料的力学性能;MoS2对芳纶/酚醛树脂复合材料摩擦因数的影响不大,但能降低磨耗,而PTFE与石墨均能降低摩擦因数与磨耗,并显著增加摩擦稳定性,其中石墨使芳纶/酚醛树脂复合材料的摩擦因数降低25%,磨耗降低两个数量级;SEM分析表明,PTFE与石墨使复合材料由黏着摩损转变为疲劳磨损,而MoS2使复合材料出现磨粒磨损。     

不同填料对PTFE复合材料力学性能和摩擦学性能的影响

为探索不同填料及其含量对往复压缩机密封件用聚四氟乙烯(PTFE)复合材料力学性能和摩擦学性能的影响,采用微机控制电子万能试验机和立式万能摩擦磨损试验机检测不同玻璃纤维、石墨和碳纤维含量的PTFE复合材料力学性能和磨损性能。并采用扫描电子显微镜(SEM)对摩擦磨损试样表面的微观形貌进行分析。结果表明:添加石墨以及一定含量以上的玻纤和碳纤,会降低PTFE复合材料的拉伸强度和断裂伸长率。复合材料的磨损量随着玻纤含量的增加而提高,石墨和一定含量内的碳纤使复合材料的磨损量下降。在摩擦过程中,磨粒磨损与黏着磨损并存,不添加碳纤,只含石墨和玻纤的复合材料以磨粒磨损为主,而添加碳纤维,同时含玻璃纤维和石墨的复合材料以黏着磨损为主。随着玻纤和碳纤的增加,复合材料的硬度逐渐增加,而石墨的加入会降低复合材料的硬度。     

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     

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。     

玻璃纤维及石墨增强聚四氟乙烯复合材料摩擦磨损性能的研究

用机械混合、冷压成型和烧结的方法制备了不同质量分数(5%~30%)的玻纤和石墨填充聚四氟乙烯(PTFE)复合材料制品。用M-2000型磨损试验机评价了不同样品在干摩擦下的磨损性能,揭示了填料玻纤和石墨对PTFE复合材料磨损性能的影响,并对磨损机理进行了探讨。用扫描电镜(SEM)对试样磨损形貌进行观察。结果表明:对玻纤进行改性能极大地提高PTFE复合材料的耐磨性能,同时可提高复合材料硬度;玻纤和石墨协同作用,对改善PTFE摩擦磨损性能有比较显著的效果;20%玻纤 10%石墨填充PTFE复合材料有着较好的摩擦磨损性能。     

PPS/PAI/CF复合材料摩擦磨损性能的研究

采用模压成型法制备了聚苯硫醚(PPS)/聚酰胺酰亚胺(PAI)合金及其碳纤维(CF)改性复合材料。测试分析了该复合材料的力学性能,并通过扫描电镜(SEM)对其摩擦磨损表面形貌进行了观察,探讨了复合材料的摩擦磨损性能;考察了PPS/PAI合金的最优配比及CF含量对PPS/PAI/CF复合材料性能的影响。结果表明:PAI的加入改善了PPS的力学性能,当PPS/PAI质量比为40/60时,PPS/PAI合金的力学性能最优;另外,CF的加入使PPS/PAI/CF填充复合材料的摩擦系数和磨损量大幅度下降,其中,当CF含量为30%时,PPS/PAI/CF填充复合材料的摩擦系数和磨损量较未填充PPS/PAI分别下降了66%和90%。     

硅酮母粒改性LLDPE的摩擦学性能研究

采用熔融共混和热压烧结制备了硅酮/线型低密度聚乙烯(LLDPE)复合材料,研究了硅酮母粒含量及实验载荷对复合材料摩擦学性能的影响。结果表明,随着硅酮母粒含量增加,复合材料的摩擦系数不断下降,说明硅酮母粒可有效改善LLDPE复合材料的润滑性能;当硅酮母粒含量为5%时,复合材料的磨损量降低90.7%,说明添加少量硅酮母粒就可以显著改善复合材料的抗磨损性能;当实验载荷由10 N增加到20 N时,复合材料的摩擦系数由0.33～0.54降到0.22～0.41,说明高载荷可进一步促使硅酮母粒迁移到摩擦表面,使磨损表面更易形成润滑膜。磨损表面结构分析显示,纯LLDPE表面塑性变形情况非常严重,磨损机理主要为黏着磨损和磨粒磨损,而添加硅酮母粒后,复合材料磨损表面变的光滑,主要为轻微的磨粒磨损。     

微米及纳米石墨改性PTFE复合材料摩擦磨损性能研究

用冷压成型法制备了纳米、微米石墨填充PTFE基复合材料,考察了复合材料的硬度,研究了干摩擦条件下复合材料摩擦磨损性能。     

硅灰石填充尼龙1010复合材料摩擦磨损性能

在制备硅灰石填充尼龙(PA)1010复合材料的基础上,测试了复合材料的摩擦磨损性能,通过扫描电子显微镜(SEM)观察摩擦面的形貌,探讨了摩擦磨损机理,分析了复合材料的力学性能和热性能对摩擦磨损性能的影响。结果表明,硅灰石的加入大幅降低了PA1010与钢材间的摩擦系数和磨损量。当硅灰石质量分数为70%时,复合材料的摩擦系数和磨损量仅为纯PA1010的54.7%和11.4%,PA1010的耐磨性得到显著改善。硅灰石的加入减轻了PA1010的粘着磨损和疲劳磨损,当硅灰石质量分数为70%时只有轻微的犁沟现象。随着热变形温度和拉伸弹性模量的提高,体积磨损量降低,摩擦系数逐渐减小。     

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%。     

石墨烯对树脂基摩擦材料性能影响

借助控制变量法探究石墨烯含量对酚醛树脂基摩擦材料性能的影响,采用一次热压成型技术制备石墨烯改性酚醛树脂基摩擦材料试样,利用洛氏硬度计、剪切强度试验机和定速式摩擦试验机分别检测其硬度、内剪切强度和摩擦磨损性能,分析石墨烯含量与摩擦材料相关性能的变化规律。研究表明,石墨烯含量0.3%试样综合性能最优,随着石墨烯含量增加其硬度和摩擦系数稳定性逐步提高,但石墨烯含量0.4%试样硬度会超过酚醛树脂的适宜硬度范围;中高温阶段含石墨烯的摩擦材料摩擦系数低于不含石墨烯试样但磨损率有所增加,石墨烯含量0.2%试样摩擦系数和磨损率最高,其值为0.344和0.309×10~(-7) cm~3/(N·m);酚醛树脂基摩擦材料的内剪切强度会因各组分材料的黏接性能减弱而降低。     

固体润滑剂对玻纤PA66复合材料摩擦磨损性能的影响

采用双螺杆挤出造粒制备了不同固体润滑剂改性尼龙66(PA66)的复合材料,复合材料含30%玻纤(GF),对复合材料的力学性能和摩擦磨损性能进行表征,研究了不同润滑剂对材料性能的影响。结果表明,玻纤的添加可以明显提高材料的力学性能,固体润滑剂的加入,材料的力学性能稍微降低,但是变化不大。固体润滑剂聚四氟乙烯(PTFE)、石墨、二硫化钼(MoS_2)中,PTFE的减摩耐磨效果最佳,且PTFE的含量越高,复合材料的摩擦磨损性能越好,且不同润滑剂复配材料的摩擦磨损性能低于相同含量的PTFE。一定范围内,载荷越高,材料的摩擦因数越小;速度越快,材料的摩擦因数越高,但是磨损量随着速度和载荷的增加而显著提高。     

铜及其氧化物填充UHMWPE力学、摩擦学性能研究

在超高分子量聚乙烯(UHMWPE)中分别填充铜粉、氧化铜粉和氧化亚铜粉,用万能材料试验机、摩擦磨损试验机等研究了三种填料对UHMWPE复合材料力学性能和摩擦磨损性能的影响,利用扫描电子显微镜对几种材料的磨损表面进行了观察和分析。结果表明,在填料添加量相同时,铜粉的减摩耐磨效果最好,氧化铜粉的减摩耐磨效果次之,氧化亚铜粉的减摩耐磨效果最差;以体积分数25％的铜粉填充的UHMWPE复合材料,具有良好的力学性能和摩擦学性能,是一种有应用前景的聚合物基减摩抗磨材料。     

纳米CuO填充UHMWPE基复合材料摩擦学性能的研究

利用MM 200型摩擦磨损试验机研究了不同质量含量的纳米CuO填充UHMWPE基复合材料在干摩擦条件下与45#钢对磨时的摩擦学性能。并利用扫描电子显微镜(SEM)观察分析磨损表面形貌及磨损机理。结果表明,纳米CuO/UHMWPE复合材料的摩擦性能与纯UHMWPE相比大部分均有提高,但耐磨性明显优于后者,纳米CuO在复合材料中的最佳含量在15%～17%左右。     

酸化MWCNTs填充EP/BF复合材料的摩擦磨损性能

将多壁碳纳米管(MWCNTs)进行酸化处理并填充到环氧树脂(EP)/玄武岩纤维(BF)复合材料中,制备了一种新型酸化MWCNTs填充EP/BF复合材料。研究了酸化MWCNTs对EP/BF复合材料摩擦磨损性能的影响。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析了MWCNTs酸化前后表面官能团的变化,使用摩擦磨损机测试了酸化MWCNTs填充EP/BF复合材料的摩擦磨损性能,并采用扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的磨损表面的微观形态进行了表征。结果表明,酸化MWCNTs能够有效地提高EP/BF复合材料的摩擦磨损性能。在EP/BF复合材料中填充质量分数为1.5%的酸化MWCNTs,能够使EP/BF复合材料的摩擦系数降低28.57%,磨损率降低51.37%。     

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。     

陶瓷颗粒填充聚丙烯复合材料的摩擦性能研究

用熔融共混法制备了陶瓷颗粒增强无规共聚聚丙烯复合材料,测试了复合材料的摩擦磨损性能。结果表明：在干摩擦条件下,陶瓷颗粒/聚丙烯复合材料的磨损量明显降低,继续增加填充量,磨损量变化较小并略有增大,当陶瓷颗粒含量为15%时,磨损量达到最小。复合材料的摩擦因数随着陶瓷颗粒含量的增加而增大。