纳米氧化锌和石墨填充聚酰亚胺摩擦学性能研究

采用M-2000型摩擦磨损试验机考察单一纳米氧化锌(ZnO)和石墨以及二者复合填充聚酰亚胺(PI)复合材料在干摩擦下与GCr15轴承钢对摩时的摩擦磨损性能,并利用扫描电子显微镜分析PI复合材料及其对偶件磨损表面形貌状况。结果表明,填充纳米ZnO后,PI复合材料的摩擦学性能变差,填充石墨后,PI复合材料摩擦学性能显著改善;而复合填充纳米ZnO和石墨后PI复合材料的摩擦学性能最佳,即二者存在明显的协同效应。PI复合材料的摩擦磨损性能同其在偶件磨损表面形成的转移膜的性质密切相关,纳米ZnO能显著增强转移膜与对偶件的结合强度,不同PI复合材料呈现不同的磨损机制。     

UHMWPE与橡胶共混水润滑轴承摩擦磨损性能试验研究

为改善丁腈橡胶水润滑轴承的摩擦学性能，以丁腈橡胶为基体，通过添加不同量的超高分子量聚乙烯（UHMWPE）粉末（分别为丁腈橡胶量的12%、50%、100%）制得3种复合材料；分析不同复合材料的结构，研究其在水润滑条件下的摩擦磨损特性，并与纯丁腈橡胶和纯UHMWPE材料进行对比。结果表明：制备的UHMWPE与丁腈橡胶复合材料中，UHMWPE以分散相的形式分布在丁腈橡胶基体中，分布较为均匀；UHMWPE的加入提高了丁腈橡胶材料的自润滑性能，其中UHMWPE的添加量为丁腈橡胶的50%和100%时复合材料在低速时的摩擦因数明显减小；UHMWPE的加入提高了丁腈橡胶基体的硬度，改善了复合材料摩擦表面的挤压变形，使得复合材料的磨损量有所降低。研究表明，一定添加量的UHMWPE添加量可明显改善丁腈橡胶水润滑轴承的摩擦学性能，其最佳添加量为丁腈橡胶的50%。     

有机填料填充聚四氟乙烯复合材料摩擦学及力学性能

采用共混-冷压-烧结-整形的工艺制备有机物填充聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,考察相同含量的不同有机填料对PTFE复合材料力学性能和摩擦学性能的影响。结果发现,加入有机填料后,复合材料的拉伸强度降低,但硬度和压缩强度均提高;有机填料有效地改善了PTFE复合材料的摩擦学性能,其中,质量分数15%聚苯酯填充的PTFE复合材料减摩效果最好,质量分数15%聚酰亚胺填充的PTFE复合材料的耐磨损性能最优。相比之下,质量分数15%芳纶填充的PTFE复合材料摩擦磨损性能及力学性能最好,其耐磨损性能较纯PTFE提高了近400倍,而摩擦因数仅为纯PTFE的84%。其原因在于芳纶的加入有效地改变了摩擦机制,能形成均匀连续的转移膜,进而降低了磨损。     

不同填料填充PTFE复合材料的力学及摩擦磨损性能

采用共混-冷压-烧结制备工艺制备MoS2、聚酰亚胺和芳纶纤维填充的聚苯酯/聚四氟乙烯(POB/PTFE)复合材料,在MRH-3型高速环块摩擦磨损试验机和WD-W-200型万能材料试验机上考察不同填料对POB/PTFE复合材料力学性能和摩擦学性能的影响。实验结果表明:聚酰亚胺和芳纶与POB的协同润滑与减磨效应降低了POB/PTFE复合材料的摩擦因数与磨损量,并提高了复合材料的压缩模量和压缩强度;与MoS2/POB/PTFE复合材料相比,聚酰亚胺和芳纶纤维填充的POB/PTFE复合材料有着更好的力学性能、摩擦稳定性和耐磨性。     

碳纳米管直径对丁腈橡胶复合材料性能影响的分子模拟

利用分子动力学模拟研究碳纳米管(CNTs)直径改变时对丁腈橡胶(NBR)基体力学及摩擦学性能的影响。采用恒应变法考察不同复合材料模型的力学性能，结果表明复合材料力学性能随着NBR基体中CNTs直径增大呈现先增加后减小的趋势。剪切模拟结果表明，剪切后复合材料基体中分子链发生了不同程度的断裂，出现了聚合物分子链向摩擦界面聚集的现象，其中较大直径CNTs增强NBR复合材料中分子链相对完整连续，摩擦学性能改善效果更好。较大直径CNTs对NBR基体具有显著的增强效果，限制了NBR分子链的活动能力，更多的分子链聚集在CNTs周围，复合材料体系致密性及稳定性提高，从而改善了CNTs/NBR复合材料力学及摩擦学性能。其中直径(6,6)CNTs增强NBR复合材料具有更高的剪切模量，力学性能优异，表现出了更好的摩擦磨损性能。     

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。     

炭黑/双马来酰亚胺复合材料的性能研究

采用浇铸成型法制备了炭黑填充双马来酰亚胺(BM I-BA)复合材料,研究了炭黑的填充量对复合材料力学性能和摩擦学性能的影响。在M-200型磨损机上测试该复合材料的摩擦学性能,利用扫描电镜(SEM)观察了摩擦副的表面形貌。结果表明:炭黑能够有效提高复合材料的力学性能和摩擦学性能。当炭黑的添加量为4.0wt%时,复合材料的综合力学性能最好;当炭黑的的添加量为6.0wt%时,复合材料的耐磨性能最好。SEM显示复合材料主要是粘着磨损,能在对磨环上形成薄而连续均匀的转移膜,而BM-BA树脂主要发生的是疲劳磨损,并伴有塑性变形。     

ZnO填充尼龙1010的摩擦磨损行为研究

采用热挤压方法制备了含不同添加量的微米ZnO尼龙1010(PA1010)复合材料，对复合材料的力学性能和摩擦学性能进行了实验研究，并利用扫描电子显微镜对其磨损机理进行分析。结果表明，ZnO质量分数小于10％时，复合材料的拉伸强度与PA1010相当，而硬度明显提高。ZnO含量对复合材料的摩擦学性能有显著影响，ZnO质量分数介于3％～10％时填充效果最好。复合材料的磨损机理随ZnO含量的不同而发生变化。     

复合填充改性聚酰亚胺润滑材料的摩擦学性能研究

采用M-2000 型摩擦磨损试验机考察纳米碳酸钙和石墨复合填充聚酰亚胺(PI) 润滑材料在不同速度和载荷下与GCr15 轴承钢对摩时的摩擦磨损性能,并利用扫描电子显微镜分析PI 材料及其对偶件磨损表面形貌。结果表明,单独填充纳米CaCO3时,聚酰亚胺摩擦因数轻微减小,体积磨损率显著增大,而单独填充石墨后,聚酰亚胺摩擦学性能有显著的改善;纳米CaCO3和石墨复合填充后,二者存在协同效应,减摩抗磨能力显著提高;PI材料的摩擦学性能与对偶钢环表面转移膜的性质紧密相关,纳米CaCO3能显著增强转移膜与对偶件的结合强度。     

复合填充改性聚酰亚胺润滑材料的摩擦学性能

采用M-2000型摩擦磨损试验机考察纳米碳酸钙和石墨复合填充聚酰亚胺(PI)润滑材料在不同速度和载荷下与GCr15轴承钢对摩时的摩擦磨损性能,并利用扫描电子显微镜分析PI材料及其对偶件磨损表面形貌。结果表明,单独填充纳米CaCO_3时,聚酰亚胺摩擦因数轻微减小,体积磨损率显著增大,而单独填充石墨后,聚酰亚胺摩擦学性能有显著的改善;纳米CaCO_3和石墨复合填充后,二者存在协同效应,减摩抗磨能力显著提高;PI材料的摩擦学性能与对偶钢环表面转移膜的性质紧密相关,纳米CaCO_3能显著增强转移膜与对偶件的结合强度。     

Effect of rare earth solution on mechanical and tribological properties of carbon fiber reinforced thermoplastic polyimide composite

Rare earth solution (RES) surface modification and air-oxidation methods were used to improve the interfacial adhesion of the carbon fiber reinforced polyimide (CF/PI) composite. The mechanical and tribological properties of the PI composites reinforced by the carbon fibers treated with different surface modification methods were comparatively investigated. Results showed that both the strength parameters (tensile and flexural) of the CF/PI composites improved remarkably due to RES treatment along with enhancement in friction and wear performance.     

Effect of MWCNTs-COOH Reinforcement on Tribological Behaviors of PI/MWCNTs-COOH Nanocomposites Under Seawater Lubrication

The carboxyl-functionalized multiwalled carbon nanotube (MWCNT-COOH) was achieved by grafting carboxyl (COOH) groups onto surfaces of MWCNTs. Then polyimide (PI)-based nanocomposites reinforced with MWCNTs-COOH and MWCNTs were prepared by in situ polymerization and the tribological behaviors of PI/MWCNTs-COOH and PI/MWCNT nanocomposites were studied under dry friction and seawater lubrication. The results showed that the incorporation of MWCNTs-COOH and MWCNTs could greatly improve the wear resistance of PI because of the lubricating effect of MWCNTs-COOH and MWCNTs. In additon, the PI/MWCNTs-COOH exhibited better tribological performance than the PI/MWCNTs under dry friction due to functionalization of MWCNTs. In addition, PI/MWCNTs-COOH nanocomposites presented better tribological properties under seawater lubrication than other conditions because of the excellent lubricating effect of seawater, especially when the content of MWCNTs-COOH was 0.7 wt%. Furthermore, the effects of applied load and sliding speed on the tribological behaviors of PI/MWCNTs-COOH nanocomposites were studied under seawater lubrication. It was found that 0.7 wt% PI/MWCNTs-COOH nanocomposites had the best friction reduction and antiwear properties when the applied load and sliding speed were 3 N and 0.26 m/s, respectively, under seawater lubrication.     

Physical and tribological properties of PTFE micropowder-filled EPDM rubber

The physical and tribological properties of ethylene-propylene-diene-rubber (EPDM) filled with polytetrafluoroethylene (PTFE) micropowders, i.e. MP1100 and MP1200 having chemically similar but distinctive microstructural morphology have been investigated. EPDM-PTFE micropowder blends filled with MP1200 having a solid granular structure, showed poor tensile strength and elongation at break but significantly improved tribological properties. It attained both the lowest steady-state friction coefficient and specific wear rate. However, EPDM-PTFE blends containing a fine agglomerated PTFE micropowder of MP1100 showed enhanced physical properties. Its increasing tensile strength and elongation at break with PTFE micropowder loading compared to MP1200-filled EPDM blend was essentially due to its characteristic morphology, which enhanced its dispersion and compatibility with EPDM. It showed specific wear rate similar to MP1200-filled EPDM but resulted in high friction coefficient. Scanning electron microscopy (SEM) of the PTFE micropowders and the corresponding PTFE micropowder-filled EPDM blends suggest that agglomerates morphology, dispersion and interfacial compatibility with EPDM are the key factors influencing physical and tribological properties of these compounds.     

纳米金刚石对内燃机缸套─活塞环摩擦学改性研究

纳米级金刚石是应用爆炸法人工合成的具有实用价值的纳米材料,它具有一系列特殊的物理和化学特性。本文针对车用内然机缸套-活塞环摩擦副磨合期内的工作特点,利用金刚石的特殊性能,对其进行摩擦学改性研究。通过内燃机的磨合与摩擦学改性的有机统一,来实现控制缸套-活塞环的摩擦学行为,延长其使用寿命的目的。     

The effect of space irradiation on the lubricating performance of perfluoropolyether greases in simulated space environment

In this paper, 2 kinds of commercial perfluoropolyether (PFPE) greases were coated on the polyimide (PI) blocks, which were placed within simulated space environment including atomic oxygen (AO), proton (Pr), ultraviolet (UV), and electron (El) irradiations, and then the tribological performance has been investigated with a ball‐on‐disc tribometer. Results indicated that the MoS₂‐grease showed better lubrication performance than the PTFE‐grease. The changes in infrared spectroscopy induced by Pr and El irradiations were more obvious than that by AO and UV irradiations. Results of energy dispersive X‐ray spectroscopy indicated that Pr and El irradiations caused carbonation of greases, and AO and UV irradiations induced oxidation of greases. Referred to the tribological properties of PI coated with PFPE oil, PI coated with PFPE greases showed minor changes in friction coefficient and wear rate, and the MoS₂ additives could significantly improve the lubrication properties of PFPE greases in simulated space environment.     

纳米铜粉作为润滑油添加剂的性能研究

利用MMW-1型和MS-800型试验机,研究了纳米铜粉添加剂对润滑油摩擦学性能和承载能力的影响.结果表明润滑油中添加纳米铜粉可以降低摩擦,减少磨损,并可提高润滑油的承载能力.添加纳米铜粉的润滑油更能适应高速重载和瞬时失油等恶劣工况.     

二硫化钼/丁腈橡胶热氧老化及摩擦性能模拟研究

为研究二硫化钼(2H-MoS₂)对抗氧剂4020和丁腈橡胶(NBR)复合材料热氧老化及摩擦学性能的影响,采用分子动力学(MD)模拟分别建立4020/NBR和MoS₂/4020/NBR复合材料的模型,分析不同温度下2H-MoS₂对热氧老化性能、力学性能和摩擦学性能的影响。结果表明：添加MoS₂后,复合材料的相容性、稳定性和热氧老化性能均得到有效提高,力学性能也得到明显提升,即使在398 K高温下,复合材料也能表现出优异的热氧老化性能和力学性能;与4020/NBR复合材料相比,MoS₂/4020/NBR复合材料在298、398 K温度下的摩擦因数分别减小了约30%和25%,磨损率减小了5%和7%,表明MoS₂可以有效提高NBR复合材料的摩擦学性能。     

全氟聚醚润滑剂及其摩擦学特性研究

本文综述了全氟聚醚（PFPE）润滑油和脂的物理、化学性质和摩擦学特性，同时还对它们的制备方法和应用情况进行了论述。     

纳米铜添加工艺对润滑油摩擦学性能的影响

探讨了纳米铜不同分散工艺和添加量对润滑油摩擦学性能的影响。分别采用超声分散和球磨分散工艺，将3种不同工艺制备的纳米铜材料溶于SF15W／40机油中，在T-11摩擦磨损试验机上进行摩擦学性能试验。结果表明，其中一种纳米铜能够提高基础油的减摩性能，采用超声分散比采用球磨分散的减摩性能好。随着纳米铜浓度的增加抗磨性能有明显的提高，分析认为纳米铜在摩擦表面的沉积有利于提高摩擦学性能。     

再探纳米金刚石对缸套表面摩擦学改性机理

爆炸法人工合成的纳米金刚石粉,是一种具有实用价值的新兴纳米材料,它具有一系列特殊的物理和化学特性。本针对车用内燃机缸套一活塞环摩擦副磨合期工作特点,利用超精细纳米金刚石的特殊性能,对其进行摩擦学改性机理分析。