纳米Si_3N_4和玻璃纤维混杂增强PA6复合材料的力学性能和摩擦学性能研究

采用注塑成型法制备纳米Si3N4和玻璃纤维混杂填充PA6尼龙复合材料,对PA6复合材料的力学性能和摩擦学性能进行了实验研究.采用扫描电子显微镜观察分析磨损表面形貌及磨损机制.结果表明:纳米Si3N4和玻璃纤维混杂填料能使PA6复合材料的拉伸强度和表面硬度增大.纳米Si3N4和玻璃纤维混杂可以显著改善尼龙复合材料的摩擦学性能,以3% Si3N4的耐磨减摩性最好.     

表面处理纳米Si3N4/PTFE复合材料的力学与摩擦学性能

用热压成型法制备了纳米Si3N4填充的聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,研究了纳米Si3N4质量分数、表面处理对PTFE复合材料力学和摩擦磨损性能的影响,用扫描电子显微镜(SEM)对拉伸断口形貌进行观察,分析了复合材料增强机制.结果表明:未处理纳米Si3N4能提高复合材料的硬度和耐磨性,但拉伸强度和冲击强度有所降低;表面处理纳米Si3N4后,PTFE复合材料的拉伸强度、冲击强度、减摩性能有所提高.拉伸断口的微观分析表明,表面处理Si3N4在PTFE基体中有较好的分散性,与PTFE基体界面结合较好.     

PTFE与纳米高岭土填充PPS复合材料的摩擦磨损性能研究

通过模压的方法制备了聚四氟乙烯(PTFE)和纳米高岭土填充的聚苯硫醚(PPS)复合材料。摩擦磨损实验在往复式滑动摩擦试验机上完成进行,对摩面为硬度值HRC 38、表面粗糙度Ra0.8μm的45#钢。用扫描电镜观察了试样磨损表面形貌。实验结果表明:填料的加入降低了PPS的摩擦因数和磨损率,且PTFE和纳米高岭土共同填充的PPS复合材料比单一PTFE填充的PPS复合材料具有更好的摩擦磨损性能;其中试样PPS 15%PTFE 15%(质量分数)纳米高岭土具有最低的稳定摩擦因数0.20~0.23和最小的磨损率1.9×10-6mm3/(N.m)。PTFE和纳米高岭土的加入使PPS的主要磨损方式由粘着磨损转变为磨粒磨损。     

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。     

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。     

干摩擦工况下Si3N4/PTFE配副材料摩擦磨损特性与转移膜形成分析

为使全陶瓷轴承在干摩擦工况下可靠运转,选用四氟乙烯(PTFE)材质的保持架为全陶瓷轴承提供润滑.利用Rtec销/盘摩擦磨损试验机,以PTFE盘与氮化硅(Si3 N4)销为摩擦副,研究Si3 N4/PTFE在不同载荷和转速条件下的摩擦磨损性能,通过SEM对Si3 N4表面的转移膜形貌进行观察,分析转移膜形成原因.结果表明...     

纳米金属粉填充Ekonol/PTFE复合材料的摩擦磨损性能研究

评价了分别用不同体积含量的纳米镍粉和纳米铜粉填充聚苯酯/聚四氟乙烯(Ekonol/PTFE)复合材料体系的力学性能,利用M-200型磨损试验机研究了纳米Ni、纳米Cu含量对Ekonol/PTFE复合材料摩擦学性能的影响,借助扫描电子显微镜和能谱分析手段考察试样磨损表面和磨屑,并探讨其摩擦磨损机制。结果表明,纳米Ni能在一定范围内增加Ekonol/PTFE复合材料的冲击强度;纳米金属粉填入量较小时均能增加复合材料的洛氏硬度。纳米Ni与纳米Cu均能增加Ekonol/PTFE复合材料的摩擦因数并降低磨损率。其原因在于纳米金属粉在复合材料摩擦表面富集,通过金属分子间的吸引作用,增大复合材料的摩擦因数。     

凹凸棒土改性聚酰亚胺复合材料的摩擦磨损性能

采用原位聚合法制备凹凸棒土/聚酰亚胺纳米复合材料,考察纳米复合材料的力学性能及在干摩擦、水润滑和油润滑3种情况下的摩擦磨损性能,并利用扫描电子显微镜观察磨损表面形貌。结果表明:凹凸棒土质量分数为3%时,复合材料的拉伸强度最好,随着纳米颗粒含量的增加,复合材料的拉伸强度、断裂伸长率明显下降,而弹性模量一直呈现上升趋势;在干摩擦条件下,低含量的纳米颗粒有助于转移膜的形成,可以有效改善材料的摩擦性能;在水润滑下,由于水的溶胀和冷却作用,摩擦因数较干摩擦降低了一个数量级;在油润滑下,润滑油的流动性有助于纳米颗粒分布到整个摩擦表面,材料的摩擦因数及磨损率有明显降低,相比于干摩擦和水润滑的磨粒磨损,此时磨损机制以疲劳磨损为主。     

纳米ZrO2改性热塑性聚酰亚胺复合材料的摩擦磨损性能

采用热模压工艺制备了纳米ZrO2改性热塑性聚酰亚胺(PI)纳米复合材料,考察了复合材料的力学性能、在干摩擦和油润滑条件下的摩擦磨损性能,并利用扫描电子显微镜观察了冲击断面和磨损表面形貌.结果表明:纳米ZrO2在低含量下对PI复合材料的力学性能影响不大,随着其含量的增大,材料的弯曲性能下降,刚性增大.在干摩擦条件下,较低的纳米颗粒含量有助于转移膜的形成,从而降低材料的摩擦因数及磨损率.纳米ZrO2体积分数为1%时,材料的摩擦磨损性能较纯PI分别下降了50%和15%;在油润滑条件下,润滑油的流动性有助于纳米颗粒分布到整个摩擦界面,PI复合材料的摩擦因数及磨损率有明显降低,此时磨损机制以疲劳磨损为主.     

Si3N4-hBN陶瓷复合材料与Fe-B合金配副的摩擦学特性研究

利用MMU-5G销-盘式端面磨损试验机考察Si3N4-hBN陶瓷复合材料与Fe-B合金配副分别在干摩擦和水润滑条件下的摩擦磨损性能,分别采用扫描电子显微镜( SEM)、激光扫描显微镜(LSM)、X光电子能谱(XPS)、X射线能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)分析摩擦面及磨屑的形貌与物质组成.结果表明,hBN的加入未能有效地改善Si3N4-hBN/Fe-B合金摩擦副的摩擦学性能,干摩擦条件下,Si3N4-hBN摩擦表面微凸体与Fe-B合金中的硬质相Fe2B发生碰撞而导致脆性断裂和剥落,发生磨粒磨损,摩擦因数均高于0.9,磨损率均高于10-5 mm3/ (N·m)数量级;水润滑条件下,由于水流带走了磨屑,避免磨粒磨损的发生,为Si3N4-hBN摩擦表面发生化学抛光提供条件,化学抛光使销、盘试样的摩擦表面变得光滑,从而获得较为优异的摩擦学性能.