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。     

聚四氟乙烯纳米复合材料的制备及其力学和摩擦学性能

以添加表面活性剂的水为溶剂,采用溶剂混合法制备纳米 Al2 O3填充聚四氟乙烯（PTFE）复合材料,研究其力学性能和摩擦学性能,并与乙醇中分别制备纳米 Al2 O3填充 PTFE 复合材料进行比较。结果表明：在相同 Al2 O3填充比例下,水中制备的复合材料的拉伸强度和硬度要低于乙醇中制备的复合材料,而断裂伸长率却要高于乙醇中制备的复合材料。在200 N 和干摩擦条件下,当纳米 Al2 O3质量分数为1％～5％时,水中制备的复合材料的磨耗量要低于乙醇中制备的复合材料,并较纯 PTFE 磨耗量下降了1～2个数量级;且水中制备的复合材料的摩擦因数也要低于乙醇中制备的复合材料。复合材料磨痕处 SEM显示复合材料的磨损机制为黏着磨损和磨粒磨损。     

低含量磷片石墨填充改性PTFE复合材料的摩擦磨损性能

为了改善聚四氟乙烯高磨耗的缺点,通过冷压烧结成型工艺制备4种低含量鳞片石墨填充改性聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,探究其在较高载荷(0.8 MPa)及不同转速下的摩擦磨损情况。采用三维视频显微镜观察样品的表面磨痕深度,借助扫描电镜观察摩擦表面形貌并分析磨损机制。结果表明:在较高载荷下石墨填充PTFE复合材料的摩擦因数和体积磨损率都较纯PTFE有一定程度的降低;且当石墨填充质量分数为5%时,复合材料的摩擦因数和体积磨损率降到最低,在载荷为0.8 MPa、转速为80 r/min时较纯PTFE分别降低了19.7%和84.25%;在较高载荷下,随着石墨含量的增大,复合材料的磨损机制逐渐由犁耕磨损向黏着磨损转变,且当石墨质量分数为10%时,出现轻微的疲劳磨损。     

碳纳米管增强PTFE复合材料摩擦磨损性能研究

以不同含量的CNTs(碳纳米管)为填料制备了PTFE基复合材料,测量其硬度,在M-2000型摩擦磨损试验机上研究其摩擦磨损行为。结果表明,CNTs能提高PTFE的硬度,CNTs/PTFE复合材料的耐磨性能明显优于纯PT-FE,当CNTs的质量分数为3%时,复合材料的耐磨性能大幅度提高。其摩擦因数随着CNTs含量的增加而加大,当CNTs的质量分数为1%时,摩擦因数随载荷的增加而减少,CNTs的质量分数为3%和5%时,摩擦因数随载荷的增加而增大。SEM观察发现:纯PTFE的断面上分布着大量的带状结构,而填充CNTs后,摩擦表面较平整光滑,表明CNTs作为填料可有效地抑制PTFE的犁削和粘着磨损。     

纳米碳黑与纳米石墨填充PTFE复合材料摩擦磨损性能比较研究

用M-2000摩擦磨损试验机对纳米碳黑和石墨填充PTFE复合材料进行了摩擦磨损性能研究,用扫描电子显微镜(SEM)对磨损表面进行观察.结果表明:2种碳纳米能够提高PTFE复合材料的耐磨性,其中纳米碳黑填充效果最佳.纳米碳黑和纳米石墨2种碳纳米的最佳添加量分别为7%和5%(质量分数).纳米石墨可以减小PTFE复合材料的摩擦因数,而纳米碳黑使得PTFE复合材料的摩擦因数增大,且含量越高,复合材料摩擦因数增幅越大.结晶型纳米石墨与PTFE基体的相容性较差,而无定形纳米碳黑与PTFE基体的相容性较好.     

聚四氟乙烯填充高岭土基矿物聚合物复合材料的摩擦学性能

研究了PTFE填充量对高岭土基矿物聚合物复合材料的力学性能和摩擦磨损性能的影响,利用XRD、SEM分析了材料的微观结构和磨损表面形貌。结果表明:填充PTFE对矿物聚合物材料的力学性能会有一定程度的降低,但可以有效改善复合材料的摩擦磨损性能,当PTFE体积分数为30%时,摩擦因数和磨损率均达到最低,分别为0.429和1.22×10-5mm3/N·m;当PTFE含量较高时,磨损机理除了磨粒磨损外还有对偶件的粘着转移。     

纳米及微米石墨/聚四氟乙烯复合材料的力学与耐磨性能

用热压成型法分别制备了纳米、微米石墨填充聚四氟乙烯(PTFE)的复合材料,对纯PTFE和复合材料进行了硬度、耐磨性和拉伸试验,用SEM观察了拉伸断口形貌.结果表明:纳米和微米石墨均能提高复合材料的硬度和耐磨性,而复合材料的抗拉强度和断后伸长率均有所下降;纳米石墨/PTFE复合材科的硬度、耐磨性、抗拉强度和断后伸长率均比微米石墨/PTFE复合材料的高;当纳米石墨质量分数为7%时,复合材料的综合性能较好,当质量分数大于7%后,复合材料的断后伸长率迅速下降;纳米石墨与PTFE相容性较好,在PTFE中的分布均匀.     

纳米Fe_3O_4磁性材料填充聚四氟乙烯的摩擦磨损性能

利用机械共混、冷压成型和烧结工艺制备不同含量的磁性纳米Fe3O4填充聚四氟乙烯(PTFE)复合密封材料,采用MM-200型摩擦磨损试验机考察其在干摩擦下与45#钢对磨时的摩擦磨损性能,借助扫描电子显微镜(SEM)对磨损表面形貌进行观察并分析磨损机制。结果表明:随磁性纳米Fe3O4含量的增加,复合材料的硬度显著提高,摩擦因数呈现先增大后减小再增大的变化趋势,耐磨性能得到明显改善;当Fe3O4质量分数为15%时,复合密封材料的摩擦因数较小,体积磨损率与纯PTFE相比降低两个数量级;随着Fe3O4含量的增加,磨损机制由纯PTFE的黏着磨损转变为黏着磨损与磨粒磨损共同作用。     

纳米Fe3O4填充聚四氟乙烯摩擦磨损性能的研究.doc

利用机械共混、冷压成型和烧结工艺制备不同含量的磁性纳米Fe3O4填充聚四氟乙烯(PTFE)复合密封材料,采用MM 200型摩擦磨损试验机考察其在干摩擦下与45#钢对磨时的摩擦磨损性能,借助扫描电子显微镜（SEM）对磨损表面形貌进行观察并分析磨损机制。结果表明：随磁性纳米Fe3O4含量的增加,复合材料的硬度显著提高,摩擦因数呈现先增大后减小再增大的变化趋势,耐磨性能得到明显改善;当Fe3O4质量分数为15%时,复合密封材料的摩擦因数较小,体积磨损率与纯PTFE相比降低两个数量级;随着Fe3O4含量的增加,磨损机制由纯PTFE的黏着磨损转变为黏着磨损与磨粒磨损共同作用。     

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。     

不同填料氟橡胶复合材料高温性能研究

为提高氟橡胶(FKM)高温性能,在FKM中分别加入相同质量分数的聚四氟乙烯(PTFE)、气相二氧化硅(SiO2)、纳米氧化锌(Nano-ZnO),采用机械共混法制备3种FKM复合材料;研究常温和160℃高温下3种填料对FKM复合材料力学性能的影响,结合三维形貌和扫描电镜微观形貌,分析FKM复合材料的摩擦磨损机制。结果表明:PTFE填料降低了FKM材料的力学性能,但可提高其高温摩擦性能;Nano-ZnO填料可提高FKM材料常温力学性能,但对高温力学及摩擦性能没有明显改善;Silica填料可显著改善FKM材料常温与高温条件下的抗磨减摩、抗拉伸撕裂等特性;160℃试验条件下,Silica填料可使FKM材料的拉伸强度提高31%,撕裂强度提高142%,摩擦因数降低52%,磨损量减少36.4%;在FKM中添加Silica可提高基体强度,高温摩擦时形成熔融层,使复合材料具有优异的耐磨性能。     

聚四氟乙烯碳纤维增强双马来酰亚胺复合材料的摩擦学性能

研究了不同含量PTFE碳纤维增强双马来酰亚胺复合材料的力学和摩擦学性能,并分析了在干摩擦和水润滑条件下的磨损表面形貌和磨损机制。结果表明:添加质量分数10%~15%PTFE的复合材料体系机械性能最佳,随PTFE含量的增加,复合材料的摩擦因数下降,而磨损率呈上升趋势。水润滑下,摩擦因数和磨损率比干摩擦下都有相应的降低。干摩擦下,材料的磨损主要以塑性变形、微观破裂及破碎为主;水润滑下,这一机制明显减弱,主要表现为微切削形态。     

Comparison of tribological behavior of nylon composites filled with zinc oxide particles and whiskers

Mechanical properties and tribological behavior of nylon composites filled with zinc oxides were investigated in this paper. Different effects of ZnO particles and ZnO whiskers filling on the friction and wear behavior of nylon 1010 (PA1010) composites under dry friction condition were observed. The hardness, tensile strength and scratch coefficients of two kinds of nylon composites filled with the ZnO particles and whiskers were measured. Experimental results show that ZnO particles and ZnO whiskers improve the mechanical and tribological properties of nylon composites without affecting the crystallinity of nylon matrix. Hardness, tensile strength and scratch coefficient of composites are increased by the addition of ZnO particles and ZnO whiskers. Filler shape has little effect on the friction coefficients of nylon-based composites. These composites filled with particles and whiskers have nearly the same friction coefficients which locate between 0.4 and 0.45. The wear rates of composites are strongly dependent on filler shape and filler content. Particle-filled composites exhibit the lower wear rates than whisker-filled composites when the content of filler is lower than 10 wt.%. After that, the case is reversed. Ploughing and adhesion are the main wear mechanisms of composites with the addition of both ZnO particles and ZnO whiskers.     

纳米氧化物/聚四氟乙烯复合材料的研究

用共混烧结法制备了纳米TiO2 /聚四氟乙烯和纳米SiO2 /聚四氟乙烯两种复合材料 ,考察了纳米材料含量、载荷对复合材料的摩擦磨损性能和力学性能的影响 ,结果表明 ,两种复合材料的磨损量比纯聚四氟乙烯降低了 1～2个数量级 ,当纳米TiO2 含量为wt .15 %左右时 ,聚四氟乙烯复合物的综合性能最佳。     

纳米二氧化硅提高PTFE硬度的机制研究

采用溶剂蒸发法和固体纳米粉末混合法2种工艺制备了SiO2/PTFE复合材料。结果表明,随着SiO2含量的增加,复合材料的硬度增加,但采用溶剂蒸发法制备的复合材料具有更好的强化效果,在含量达到50%时,硬度达到最大,比固体粉末法制备的复合材料的硬度高6倍。XRD分析表明,随着SiO2含量增加,PTFE结晶度降低。SEM对其断口形貌进行观察表明,采用溶剂蒸发法制备的复合材料,纳米SiO2粒子可以较均匀分散在基体中,有效地阻碍了PT-FE分子链段的运动和规整排列。红外光谱分析表明,纳米SiO2粒子与PTFE分子之间存在着氢键作用力,因而硬度增加较大。     

聚苯酯填充聚四氟乙烯复合材料摩擦学行为研究

采用聚苯酯（Ekonol）、Ekonol／PAB纤维增强聚四氟乙烯（PTFE）制备利用转移膜润滑的摩擦副材料，并研究了两组材料在于摩擦条件下与9Cr18轴承钢对摩时的摩擦学性能；运用扫描电镜分析了两组材料磨损表面形貌和磨损机理。结果表明：随着Ekonol含量的增大，Ekonol填充PTFE复合材料的摩擦因数逐渐增大，当Ekonol质量分数超过25％时摩擦因数略有下降，磨损方式由以犁削磨损为主转变为以疲劳磨损为主；而Ekonol／PAB纤维填充门FE复合材料的摩擦因数，随Ekonol含量的增大而增大，磨损方式由以粘着磨损为主转变为以疲劳磨损为主。Ekonol／PAB纤维填充PTFE复合材料的摩擦学性能优于Ekonol填充PTFE复合材料。     

Novel polytetrafluoroethylene (PTFE) composites with newly developed Tribaloy alloy additive for sliding bearings

A group of novel polytetrafluoroethylene (PTFE)-based composite materials are developed for sliding bearing applications. The reinforcements include the newly developed T-401 Tribaloy alloy, which possesses better ductility compared to conventional Tribaloy alloys, spherical bronze particles, chopped carbon fibers and milled graphite. The specimens are fabricated with the compression moulding technique under different preforming and sintering cycles. The mechanical and tribological properties as well as corrosion resistance of the new composites are investigated. It is demonstrated that these properties are influenced by the type of fillers and the content level of fillers. The wear resistances of all the developed PTFE composites are much higher than that of pure PTFE with very low coefficients of friction. Among the developed composites, the mixture of 40% PTFE + 15% T-401 + 45% bronze exhibits the best combination of properties.     

聚四氟乙烯对聚丙烯复合材料等通道转角挤压加工性的影响

研究了聚四氟乙烯（PTFE）对聚丙烯（PP）共混物固态等通道转角挤压（ECAE）加工性及性能的影响.结果表明：在PP中加入少量（小于2%的质量分数）PTFE使PP共混物的摩擦因数从纯PP的0.32减小到0.28,ECAE加工挤出压力从纯PP的130 MPa降低到115 MPa;含有少量PTFE的PP共混物使ECAE加工挤出过程更容易,挤出更稳定,其挤出物呈现出较好的形变均匀性,因此,PTFE对PP共混物的固态ECAE加工具有较大的促进作用,少量PT-FE的加入对PP共混物的力学性能影响较小.     

纳米ZnO填充的PTFE基复合材料摩擦学性能研究

得胜０００型摩擦磨损试验机研究了不同体积含量的纳米氧化锌（ＺｎＯ）填充的ＰＴＦＥ基复合材料在于摩擦条件下与不风对摩时的摩擦学性能,并利用扫描电子微镜（ＳＥＭ）对ＰＴＦＥ及纳米ＺｎＯ／ＰＴＦＥ复合材料的微观结构、磨损表面和转移膜进行了观察和分析。结果表明,纳米ＺｎＯ／ＰＴＦＥ复合材料的摩擦性能与纯ＰＴＦＥ基本相当,但耐磨性明显优于后者,纳米ＺｎＯ在复合材料中的最佳含量为１５ｖｏｌ．％左右。     

碳纤维/玻璃纤维/石墨协同改性PTFE复合材料力学性能

通过机械混合、冷压和烧结成型制备了碳纤维、玻璃纤维和石墨填充协同改性聚四氟乙烯(PTFE)复合材料。对比分析了不同样品的拉伸、冲击和压缩等力学性能。结果表明:玻纤和碳纤维使复合材料冲击强度下降;玻纤使复合材料拉伸强度下降,碳纤维则使复合材料拉伸强度稍有增强;玻纤和碳纤维均使复合材料压缩强度增加,但碳纤维的增强效果更为明显;石墨、玻纤和碳纤维协同增强PTFE复合材料的拉伸强度较高,弹性模量较大,断裂伸长率较高,抗压缩性能明显提高,且材料拉伸时呈塑性断裂,是综合力学性能较好的高性能润滑密封材料。