超高分子量聚乙烯的性能及在机械中的应用

超高分子量聚乙烯具有优良的物理和力学性能,其机械强度高,硬度大,摩擦系数低,尤其耐磨性能更好,能替代金属材料在机械领域中广泛应用,重点对用超高分子量聚乙烯制造的离心泵,矿山轴承的结构设计,特点及工业应用结果进行了研究,并对新的机械应用领域作了展望。     

分子量对超高分子量聚乙烯性能的影响研究

超高分子量聚乙烯(UHMW—PE)塑料合金具有优异的物理和机械性能,能替代金属在离心泵和轴承等机械领域中的广泛应用。超高分子量聚乙烯的分子量对其物理机械性能有着很大影响。本重点研究了分子量对超高分子量聚乙烯的耐磨性、拉伸强度、洛氏硬度、冲击强度等的影响规律,为UHMW—PE的工业应用提供理论依据。     

超高分子量聚乙烯塑料承设计研究

超高分子量聚乙烯具有优异的物理和机械性能,其机械强度高,硬度大,摩擦系数低,尤其耐磨性能极佳,在所有工程塑料中名列前茅,因而用超高分子量聚乙烯替代金属作为轴承材料,其应用前景必定十分广阔,在分析材料性能的基础上,对超高分子乙烯资料轴承设计原理进行了研究,为工业生产提供理论依据。     

超高分子量聚乙烯的医学应用及降解研究现状

阐述了超高分子量聚乙烯在医学应用中的应用现状,介绍了国内外超高分子量聚乙烯的降解研究进展现状,揭示了降解对于超高分子量聚乙烯在医学应用中的影响,并展望了对降解的进一步研究方向。     

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。     

超高分子量聚乙稀材料改性及在机械上的应用

对超高分子量聚乙稀材料进行了改性,并研究了它在机械领域的应用。     

超高分子量聚乙烯塑料轴承设计研究

超高分子量聚乙烯具有优异的物理和机械性能,其机械强度高、硬度大、摩擦系数低、尤其耐磨性能极佳,在所有工程塑料中名列前茅。因而用超高分子量聚乙烯替代金属作为轴承材料,其应用前景必定十分广阔。在分析材料性能的基础上,对超高分子量聚乙烯塑料轴承设计原理进行了研究,为工业化生产提供理论依据。     

超高分子量聚乙烯结晶度对生物摩擦学性能的影响

研究了不同结晶度对超高分子量聚乙烯力学和生物摩擦学性能的影响.将超高分子量聚乙烯加热至130 ℃并保温4 h后,分别在液氮中快速冷却和加热炉中缓慢冷却,以此来改变其结晶度.利用差示扫描量热法(DSC)测试了样品的结晶度,并研究了不同结晶度对超高分子量聚乙烯的硬度、小型冲击性能、抗划痕性能和生物摩擦学性能的影响.结果显示,在加热炉中缓慢冷却的试样获得较高的结晶度,而在液氮中快速冷却的试样则具有较低的结晶度,分别为61.9%和53.2%;较高结晶度的超高分子量聚乙烯具有较高的硬度和抗拉强度,较强的抗剪切和抗划痕性能;小牛血清润滑下的往复式摩擦磨损试验结果显示,较高结晶度的超高分子量聚乙烯的摩擦因数和磨损率较低.     

激光选区烧结超高分子量聚乙烯工艺及性能

研究了激光选区烧结(SLS)成型工艺中不同工艺参数以及后续热处理工艺对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)材料成型性能的影响。通过调整扫描间距、激光功率、扫描速度等不同工艺参数,描述了SLS成型UHMWPE零件的致密度、拉伸强度以及断裂伸长率,并对热处理前后的SLS成型UHMWPE零件的力学性能进行了比较。结果显示,致密度、拉伸强度、断裂伸长率总体上与激光功率呈正相关关系,与扫描间距、扫描速度呈负相关关系。经热处理后,SLS成型UHMWPE零件的力学性能有明显提高,致密度达到95.12%,抗拉强度达到24.08 MPa,断裂伸长率达到334.82 MPa。实验结果表明:SLS成型UHMWPE零件与模塑成型UHMWPE零件性能尚有差距,仅优化成型工艺不足以得到理想性能,但经热处理后,零件性能基本满足使用要求。     

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。     

预热处理对超高分子量聚乙烯摩擦磨损性能的影响

利用销-盘式摩擦磨损试验机考察了预热处理温度和时间对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)材料摩擦磨损性能的影响,借助扫描电子显微镜观察了试样磨损表面形貌。结果表明:通过140℃、10~15 min的预热处理工艺可以显著改善UHMWPE材料的摩擦磨损性能。随着预热处理工艺参数的改变,UHMWPE材料的磨损机制也发生不同程度的变化,开始未进行预热处理时UHMWPE材料的磨损机制主要表现为粘着磨损和疲劳磨损特征,随着预热处理温度的提高和时间的延长,其磨损机制逐渐变为粘着磨损占主导地位,最终又转变为粘着磨损和疲劳磨损相互作用,局部磨损表面呈现了严重的塑性变形特征。     

超高分子量聚乙烯齿轮在超弹性条件下的有限元分析

超高分子量聚乙烯是一种高弹性体材料,作为齿轮材料在承受载荷时,其变形具有非线性、大应变的特点。采用超弹性的Arruda—Boyce模型来模拟超高分子量聚乙烯齿轮在工作状态下的应力分布,计算结果表明：超高分子量聚乙烯齿轮的最大应力出现在齿根部位。     

基于UHMWPE/纳米ZnO复合材料的滑动摩擦磨损机制

用热压成型法制备了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纳/米ZnO复合材料,采用销盘式摩擦磨损试验机考察了载荷和相对滑动线速度对复合材料摩擦学性能的影响;采用扫描电子显微镜观察了复合材料磨损表面形貌。结果表明:在低载荷试验条件下磨损机制为粘着磨损,在高载荷试验条件下磨损机制为粘着磨损和疲劳磨损。而在一定载荷试验条件下,无论相对滑动线速度高或低,复合材料的磨损机制主要表现为粘着磨损,只是在高速情况下粘着磨损程度加大,局部还出现了表面撕裂的痕迹。     

超高分子量聚乙烯材料的边界润滑特性研究

在研究人工关节材料超高分子量聚乙烯(Ultra-high Molecular Weight Polyethylene，UHMWPE)磨损机理时，考虑了表面载荷引起的变形和应力状态，运用有限元技术，采用液-力耦合方法，分析了组织液对裂纹扩展的影响以及骨移植后接触磨损机理。结果表明：裂纹顶部区域符合线弹性断裂机理，这有助于更好地了解骨移植后接触区的磨损机理。