纳米锌填充超高分子量聚乙烯复合材料微动摩擦磨损性能

利用热压烧结法制备不同含量纳米锌填充超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料,采用微动摩擦磨损试验机研究干摩擦条件下纳米锌含量对复合材料微动摩擦磨损性能的影响。利用场发射扫描电子显微对复合材料断面进行分析,采用扫描电子显微镜对材料磨损表面及钢球进行表征,探讨复合材料的磨损机制。研究结果表明:随着纳米Zn含量的增加,复合材料的摩擦因数和磨损率均表现为先降低后升高;当纳米Zn质量分数为1%时复合材料具有最低的摩擦因数和磨损率,且对偶钢球表面形成连续的转移膜;复合材料的磨损机制主要为黏着磨损和磨粒磨损。添加锌纳米颗粒,可以提高UHMWPE复合材料的微动摩擦磨损性能,当纳米锌质量分数为1%时,复合材料具有最低的摩擦因数和最优的耐磨损性能。     

玻璃和碳纤维含量对树脂基摩擦材料摩擦学性能的影响

采用腰果壳油改性酚醛树脂为基体,添加不同比例的碳纤维和玻璃纤维,利用热压烧结的方式制成摩擦材料。利用环-块摩擦磨损实验机与高速钢配副研究摩擦材料在不同制动条件下的摩擦学性能。研究结果表明:碳纤维和玻璃纤维的总量一定时,随着玻璃纤维的含量增加,摩擦材料的摩擦因数随之增大;而相应的磨损率先减少后增大;在摩擦过程中,摩擦材料极易在磨损表面形成一层致密的摩擦膜,摩擦膜的产生降低了摩擦材料的摩擦因数和磨损率,且在高速条件下,摩擦膜更容易形成;当玻璃纤维和碳纤维的质量分数分别为8%、9%时,摩擦材料表现出最好的摩擦学性能;玻璃和碳纤维填充摩擦材料的磨损机制主要为黏着磨损。     

填料对超高分子量聚乙烯摩擦磨损性能的影响研究

用MPV－200型摩擦磨损试验机和腐蚀磨损试验机,研究了MoS2,PTEF,石墨,玻璃纤维,碳纤维等填料对超高分子量聚乙烯（UHMW－PE）摩擦磨损性能的影响,结果表明：填充MoS2,PTFE,石墨可降低UHMW－PE的摩擦系数;而添加玻璃纤维则增大了UHMW－PE的摩擦系数,添加碳纤维对UHMW－PE的摩擦系数几乎无影响,同时,添加填料可使UHMW－PE的耐磨性显提高,其中石煌减摩抗磨效果最佳,超高分子量聚乙烯基体的和石墨填料的构成的复合材料,同超高分子量乙烯相比,不仅耐磨性大幅度提高,而且磨擦系数大大降低。     

碳纤维增强杂萘联苯聚醚砜酮复合材料的摩擦学性能研究

利用MRH-03型环-块摩擦磨损试验机研究不同碳纤维含量的聚醚砜酮(PPESK)基复合材料的摩擦磨损性能,讨论载荷、速度及润滑介质对质量分数10%碳纤维增强复合材料摩擦磨损性能的影响,并用SEM观察材料的断面形貌和磨损表面形貌。结果表明：适量碳纤维的加入可以明显提高材料的摩擦磨损性能,并使得复合材料干摩擦条件下的磨损机制由严重的磨粒磨损和黏着磨损转变为黏着磨损和轻微的磨粒磨损。以质量分数10%碳纤维增强的复合材料为例,随着载荷的增加复合材料在干摩擦条件下的摩擦因数降低,而磨损率先降低后增加,在高滑动速度下复合材料的摩擦因数降低而磨损率增加;而海水润滑介质的加入大大降低了材料的摩擦因数和磨损率,并使得复合材料的磨损机制由干摩擦条件下的黏着磨损和轻微的磨粒磨损转变为轻微的磨粒磨损。     

碳纤维增强杂萘联苯聚醚砜酮复合材料的摩擦学性能

利用MRH-03型环-块摩擦磨损试验机研究不同碳纤维含量的聚醚砜酮(PPESK)基复合材料的摩擦磨损性能,讨论载荷、速度及润滑介质对质量分数10%碳纤维增强复合材料摩擦磨损性能的影响,并用SEM观察材料的断面形貌和磨损表面形貌。结果表明:适量碳纤维的加入可以明显提高材料的摩擦磨损性能,并使得复合材料干摩擦条件下的磨损机制由严重的磨粒磨损和黏着磨损转变为黏着磨损和轻微的磨粒磨损。以质量分数10%碳纤维增强的复合材料为例,随着载荷的增加复合材料在干摩擦条件下的摩擦因数降低,而磨损率先降低后增加,在高滑动速度下复合材料的摩擦因数降低而磨损率增加;而海水润滑介质的加入大大降低了材料的摩擦因数和磨损率,并使得复合材料的磨损机制由干摩擦条件下的黏着磨损和轻微的磨粒磨损转变为轻微的磨粒磨损。     

纳米SiO2颗粒和玻璃微珠共混改性超高分子量聚乙烯复合材料的摩擦磨损性能

采用模压成型工艺制备了纳米SiO2颗粒和玻璃微珠共混改性的超高分子量聚乙烯复合材料;研究了相对滑动速度、载荷以及玻璃微珠含量对复合材料摩擦磨损性能的影响,并对磨损形貌和磨损机理进行了分析。结果表明:添加纳米SiO2颗粒和玻璃微珠可以提高复合材料的硬度、压缩弹性模量和摩擦磨损性能;相对滑动速度对复合材料摩擦因数和磨损率有很大的影响;载荷对复合材料的摩擦因数影响不明显,但磨损率随载荷的增加而增大;纳米SiO2颗粒和玻璃微珠混合改性后复合材料的磨损机理主要是粘着磨损和疲劳磨损。     

硫酸钙晶须填充UHMWPE复合材料的摩擦磨损性能

以硫酸钙晶须(CSW)作为填料填充改性超高分子量聚乙烯(UHMWPE),采用热压成型法制备了不同硫酸钙晶须含量的UHMWPE/CSW复合材料;在销-盘摩擦磨损试验机上考察了硫酸钙晶须对UHMWPE/CSW复合材料摩擦学性能的影响,利用扫描电子显微镜对UHMWPE复合材料的磨损表面进行了微观分析。结果表明:随着硫酸钙晶须填充量的增加,复合材料的硬度逐渐增大,耐磨性能逐渐增加,摩擦因数逐渐减小;当硫酸钙晶须填充质量分数为20%时,UHMWPE/CSW复合材料的摩擦学性能最好。     

填充纳米SiO2对超高分子量聚乙烯复合材料摩擦磨损性能的影响

用热压成型法制备了纳米SiO2填充超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料,采用销-盘式摩擦磨损试验机考察了纳米粒子对复合材料摩擦磨损性能的影响,采用扫描电子显微镜观察了复合材料磨损表面形貌,并借助X射线能谱仪对试样磨损表面进行了微区分析。结果表明:纯UHMWPE磨损表面局部存在着大量的粘着变形和疲劳裂纹的特征,填充15%(质量分数)的纳米SiO2能较好地改善UHMWPE/nano-SiO2复合材料的摩擦磨损性能,其磨损表面只存在粘着撕裂现象,看不到疲劳裂纹特征。当填充纳米SiO2质量分数达到20%时,其磨损表面存在贫Si区和富Si区,同时磨损表面呈现出热裂纹迹象,复合材料的耐磨性能改善程度明显下降,并且摩擦因数出现了增大趋势。     

碳纤维增强热塑性聚酰亚胺的力学性能和摩擦磨损性能

用电子万能试验机和摩擦磨损试验机考察了短切碳纤维(CF)增强热塑性聚酰亚胺(PI)复合材料的力学性能和摩擦磨损性能,并通过扫描电镜(SEM)观察磨损面微观形貌,从而确定其主要磨损机理。结果表明:短切碳纤维可以提高复合材料的抗压强度,但对抗拉强度和抗弯强度的增强效果不明显,而冲击强度会有所下降。适量碳纤维的加入可以有效改善材料的摩擦磨损性能,其中10%碳纤维填充PI摩擦因数为0.12,仅为纯PI的44.4%,但随CF含量进一步增大(最大达到30%),摩擦因数趋于稳定;材料磨损率随CF加入下降了一个数量级,其中10%CF填充PI的磨损率最低,为1.83×10-8cm3.N-1.m-1。低含量碳纤维复合材料磨损机理以粘着磨损为主,而高含量时主要是磨粒磨损。     

UHMWPE基复合材料在干摩擦和油田污水条件下的摩擦磨损性能

采用模压烧结法制备了超高分子量聚乙烯(UnMWPE)/聚苯酯(Ekonol)复合材料;采用45#钢为摩擦对偶件的往复滑动式摩擦磨损试验机,在室温下测试了Ekonol含量对UHMWPE在干摩擦和油田污水条件下的摩擦磨损性能影响,实验条件为:接触压力7.5 kN、滑动速度1.8 m/min、时间3 h;采用扫描电子显微镜观察复合材料磨损表面形貌并分析了磨损机制.结果表明:填充加%Ekonol可以显著改善UHMWPE的摩擦磨损性能.与干摩擦条件相比,在油田污水条件下,UHMWPE基复合材料摩擦因数提高不明显,但磨损率明显增大;在干摩擦条件下,纯UHMWPE的磨损机制主要为粘着和犁沟效应,UHMWPE/Ekonol复合材料的磨损机制为粘着和疲劳,而在油田污水条件下UHMWPE/Ekonol复合材料的磨损机制主要为磨粒磨损和疲劳.     

添加不同固体润滑剂橡胶复合材料的力学及摩擦磨损性能

制备了添加不同固体润滑剂(鳞片石墨、超高分子量聚四氟乙烯、尼龙6、硅脂、白色减摩剂)的纤维增强丁腈橡胶/丁苯橡胶/复合材料,研究了橡胶复合材料的硫化性能、力学性能和摩擦磨损性能。结果表明：添加超高分子量聚四氟乙烯润滑剂的橡胶复合材料的综合硫化性能最佳;润滑剂为鳞片石墨时,复合材料邵氏硬度,拉伸强度最大;润滑剂为超高分子量聚四氟乙烯时,复合材料的动摩擦因数、动摩擦因数稳定度波动幅度、磨损率、干/湿环境下动摩擦因数差值最低,分别为0.27～0.29、2%、1.4×10^-7 g·J^-1、0.01,耐磨性能和干湿环境交替稳定性最佳。     

20%C/Cu复合材料的载流摩擦磨损性能

采用冷压成型和热等静压烧结技术制备了20%C/Cu复合材料,研究了它在干摩擦条件下的载流摩擦磨损性能,并分析了它的磨损机理。结果表明:随着载荷增加,载流和非载流条件下的磨损率均逐渐增大,第三体的形成使摩擦因数不断降低;随着滑动速度增大,载流和非载流条件下的摩擦因数呈微小的上升趋势,磨损率则先增大后降低;载流条件下复合材料的摩擦因数和磨损率比非载流时的均有所下降,载流条件下第三体的润滑作用加强,提高了材料的耐磨性;复合材料的磨损过程中存在黏着磨损、磨粒磨损和剥层磨损,且在磨损表面上并未发现电弧烧蚀的痕迹。     

PTFE基复合材料海水润滑下的摩擦学性能研究

研究碳纤维/聚四氟乙烯（CF/PTFE）、玻璃纤维/聚四氟乙烯（GF/PTFE）复合材料与氮化硅陶瓷配副在海水环境下的摩擦学性能与润滑机制,分析滑动速度对摩擦副海水润滑性能的影响规律。结果表明：在海水润滑条件下,随着滑动速度的增加,PTFE、CF/PTFE、GF/PTFE材料与Si3N4陶瓷配副时的摩擦学性能均有明显改善,摩擦因数与磨损率均呈显著降低的趋势,其中CF/PTFE复合材料表现出更为优异的摩擦学性能,在1 000 r/min滑动速度下摩擦因数低至0.026。磨损表面表征结果表明,在海水润滑条件下,PTFE基复合材料在摩擦过程中由于摩擦化学反应生成了润滑膜,可为摩擦副提供良好的润滑和减磨作用,从而减少摩擦磨损行为的发生。     

干摩擦条件下碳纤维填充聚苯酯基复合材料摩擦学性能研究

采用碳纤维填充聚苯酯基复合材料制备出一种性能优异的新型自润滑复合材料.利用干摩擦条件下碳纤维填充聚苯酯基复合材料与配副材料的摩擦磨损试验,通过对接触表面形貌、磨损量、摩擦因数等特征参数的采集与分析,研究内外部因素的变化对碳纤维填充聚苯酯基固体润滑材料摩擦磨损性能的影响,探讨碳纤维增强聚苯酯基自润滑复合材料的磨损机理.     

高分子聚合物材料微动摩擦磨损行为

组合密封中塑料环的耐磨特性对其密封性能有重要作用,为优选合适对摩材料,研究超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、聚四氟乙类(PTFE)+40%铜粉、PTFE+7%碳纤维、PTFE+7%碳纤维+5%MoS₂、聚醚醚酮(PEEK)5种高分子聚合物材料与QT500对摩的微动摩擦磨损性能。从中筛选出PTFE+7%碳纤维、UHMWPE 2种材料进行不同微动行程、润滑条件下的对比试验。结果表明：无论是在干摩擦还是油润滑条件下,UHMWPE材料的平均摩擦因数随着微动行程的增大而增加,PTFE+7%碳纤维材料达到稳定状态时摩擦因数随着循环次数的波动较小。综合试验结果,当微动行程小于等于0.2 mm时建议选用PTFE+7%碳纤维,微动行程大于0.2 mm时建议选用超高分子量聚乙烯材料。     

剑麻纤维和低密度聚乙烯填充聚甲醛复合材料的摩擦磨损性能

通过双螺杆挤出熔融共混的方法制备剑麻纤维(SF)和低密度聚乙烯(LDPE)共同填充的聚甲醛复合材料,在HT-500型高温摩擦磨损试验机上考察其干滑动摩擦条件下的摩擦磨损性能,并通过扫描电子显微镜(SEM)观察其磨损表面形貌,分析磨损机制。结果表明:添加适量的LDPE能显著降低POM的摩擦因数和磨损率,当LDPE质量分数为5%时,复合材料的摩擦因数下降21.7%,磨损率降低10%;随SF质量分数的增加,POM/5%LDPE/SF复合材料的摩擦因数和磨损率呈现先增大后减小再增大的趋势,当SF质量分数为5%时,复合材料摩擦磨损性能优异,在转速为1 120 r/m in,恒定载荷为8 N的实验条件下,其稳定摩擦因数为0.16,磨损率为1.61×10-6mm3/(N.m)。纯POM磨损方式以黏着磨损为主,POM/5%LDPE/SF复合材料以疲劳磨损为主,伴随有转移膜的剥落。     

空气/氮气气氛下电流和摩擦速度对C/C复合材料载流摩擦磨损性能的影响

在空气/氮气气氛下研究了电流、摩擦速度、载荷等试验参数对C/C复合材料载流磨损率和摩擦因数的影响,并对磨损表面的形貌和成分进行了观察和分析。结果表明:随着电流和摩擦速度增大,C/C复合材料的磨损率和摩擦因数均增大;相较于空气气氛,氮气气氛下的摩擦因数较高,磨损率较低;空气气氛中炭材料的氧化加剧了材料的磨损,使得磨损率较高,而摩擦过程中材料表面形成的氧化膜使得摩擦因数较低。     

纳米粒子和聚四氟乙烯填充UHMWPE复合材料的摩擦磨损性能研究

以纳米氧化锌(ZnO)和纳米蒙脱土(MMT)及聚四氟乙烯(PTFE)作为复合填料,通过热压成型工艺制备了纳米ZnO-MMT及PTFE填充超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料,采用销-盘式摩擦磨损试验机考察了纳米粒子对复合材料摩擦磨损性能的影响,用扫描电子显微镜观察了复合材料磨损表面形貌。结果表明当PTFE和MMT的填充量均保持为质量分数6%,填充纳米ZnO质量分数为4%~6%时的复合材料可获得较好的摩擦磨损性能,与不含纳米ZnO的复合材料相比,其摩擦因数最低下降了11.1%,而磨损率下降了83.3%。当复合填料中纳米ZnO含量较低时,复合材料的磨损机制主要表现为不同程度的粘着磨损,但当复合填料中纳米ZnO含量较高时,复合材料的磨损机制主要表现不同程度的粘着磨损和磨粒磨损,同时其复合材料的摩擦磨损性能出现了恶化现象。     

聚四氟乙烯填充含量对钢背超高分子量聚乙烯纤维织物复合材料摩擦学性能的影响

为改善广泛应用于船舶苛刻环境无油/脂润滑摩擦配副材料的摩擦学性能,将聚四氟乙烯（PTFE）按不同质量分数与钢背超高分子量聚乙烯纤维织物复合材料结合,研究它与45钢盘在变转速环环端面干摩擦状态下的摩擦学特性。对试验过程中摩擦因数及磨损量进行测量,利用表面轮廓仪、扫描电子显微镜与超景深显微镜对复合材料及对磨件磨损表面形貌进行了观察与分析。结果表明：所有填充PTFE的复合材料摩擦学性能均表现优异,随着PTFE含量的增加,复合材料摩擦性能变差,其中1 %（质量分数） PTFE填充复合材料综合摩擦性能最好,在试验工况下主要发生磨粒磨损,PTFE填充量较高的复合材料在高速下由于团聚及摩擦热量积聚主要经历黏着磨损与疲劳磨损。     

纤维取向对飞龙材料摩擦磨损行为的影响

在MRH-03型环-块摩擦试验机上,在不同转速、载荷下对不同纤维取向的"飞龙"材料以及饱和吸水后的材料在纯水和人工海水下的摩擦性能进行研究。结果表明:不同纤维取向的"飞龙"材料具有不同的摩擦特性,摩擦方向垂直于单张纤维布时摩擦因数最大,而磨损率最低,摩擦位于单张纤维布上时摩擦因数最小而磨损率最大;随着转速增加,摩擦因数和磨损率均有所降低;随着载荷增加,纯水润滑时磨损率增大,海水润滑时磨损率无明显变化;饱和吸水后,材料的摩擦因数和磨损率,纯水润滑条件下降低,海水润滑条件下增大。SEM形貌分析表明,飞龙材料的磨损行为受到纤维对基体材料的支撑作用和基体材料对纤维的保护作用协同影响。