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。     

气门密封面两种熔焊工艺焊层的组织、性能比较

对真空高频熔焊和等离子堆焊两种工艺下成型的汽车发动机Co-Cr-W合金气门密封面焊层进行分析比较.结果表明:二种堆焊工艺合金焊层都与基体形成良好冶金结合,等离子堆焊的细小树枝晶组织比真空高频感应焊层等轴晶组织细密;550 ℃下在RFT-Ⅲ型高温磨损试验机上等离子焊层耐磨性优于真空高频感应焊层;在10%HNO3水溶液20 h腐蚀试验中,等离子焊层的耐腐性能比高频感应焊层好.等离子堆焊比真空高频熔焊更适合汽车发动机气门密封面表面处理.     

铝含量对铜基粉末冶金材料性能的影响

从一系列铜基粉末冶金材料配方中选出几种具有代表性的配方进行实验,研究铝含量对铜基粉末冶金材料密度、抗压强度、摩擦磨损等性能的影响。结果表明:在铜基粉末冶金材料中添加铝元素后,材料的密度、抗压强度和摩擦因数都降低,磨损率明显下降;随着铝含量的增加,材料的磨损率大幅下降,但摩擦因数变化不明显;在铜基粉末冶金中加入铝元素后,在显微组织中有新相生产,使基体组织细化,因而铜基粉末冶金的整体材料性能得到提高。     

对偶表面粗糙度对Nano-SiO2改性PTFE复合材料摩擦学性能的影响

为了研究干摩擦条件下对偶面粗糙度对纳米粒子填充改性聚四氟乙烯(PTFE)摩擦学性能的影响,采用冷压成型、热烧结的工艺方法制备nano-SiO_2填充改性PTFE复合材料;采用LSR–2M型往复摩擦磨损试验机评价了nano-SiO_2改性PTFE复合材料与具有3种不同表面粗糙度的对偶钢块(GCr15)之间的摩擦学特性;利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)分别表征了转移膜及磨屑的形貌、微观结构以及化学成分,从微观角度揭示nano-SiO_2改性PTFE复合材料的摩擦转移机理。试验结果表明:纯PTFE及不同含量nano-SiO_2改性PTFE复合材料的摩擦系数随着对偶钢块表面粗糙度的增大整体呈现增大趋势,在粗糙度Ra为0.1的对偶表面上复合材料的摩擦系数随着nano-SiO_2含量的增加变化相对较小;在3种不同粗糙度对偶表面上,nano-SiO_2的加入均有效降低了PTFE的磨损体积,当填充比例为0.5%时复合材料在粗糙度Ra为1.2的对偶面上摩擦学性能最佳,磨合时间比纯PTFE缩短了近10 min,耐磨性比纯PTFE提高了33.3%;复合材料中nano-SiO_2的含量与对偶表面粗糙度存在一定的协同效应,即填充适量nano-SiO_2的PTFE复合材料与具有一定表面粗糙度的对偶钢块组成的摩擦配副能有效促进复合材料的摩擦转移,并能在对偶表面形成覆盖率高、均匀、连续、表面较粗糙且与摩擦方向趋向一致的转移膜,有利于降低材料的磨损。     

纳米填料增强UHMWPE–橡胶水润滑摩擦学性能

为了研究水润滑条件下试验载荷和速度对纳米填料（Nano-SiC）改性超高分子量聚乙烯（UHMWPE）/橡胶复合材料摩擦学性能的影响,通过高温混炼、热压成型制备Nano-SiC辅以聚四氟乙烯（PTFE）填充改性UHMWPE/橡胶复合材料。采用MRH-3型环-块摩擦实验机探究四种不同载荷条件下改性复合材料的摩擦磨损性能,采用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）和非接触光学三维轮廓仪对试样微观磨损表面形貌分析,从微观层面探究改性复合材料的摩擦机理。试验结果表明：在定载变速条件下,速度由0.02m/s升到3.59m/s时,改性复合材料的动摩擦系数波动幅度与静摩擦系数均呈现大幅下降趋势,粘-滑现象（Stick-Slip Phenomenon）减弱,摩擦系数波动归于平稳;试验载荷和纳米粒子含量的变化与试样摩擦磨损程度呈负相关,在水润滑条件下,随着纳米粒子含量增加,摩擦系数与磨损率均出现明显降低,填充比例为5%的复合材料摩擦学性能最佳,摩擦系数整体较UHMWPE/橡胶材料降低35%,磨损率降低46.6%,磨损表面形貌也随之发生改变;随着载荷的增加,复合材料的磨损率从1.25×10-6mm3/(Nm)降至0.4×10-6mm3/(Nm)。Nano-SiC的含量与工况载荷压力对摩擦磨损均存在一定影响,即填充适量Nano-SiC的UHMWPE/橡胶复合材料与一定工况压力下的对偶钢环组成的摩擦配副能改善摩擦环境,减轻粘-滑现象,有利于减小材料的磨损。     

钛酸钾晶须和硫酸钙晶须增强PA66/PVDF的摩擦学行为研究

制备了钛酸钾晶须（PTW）和硫酸钙晶须（CSW）增强聚酰胺66（PA66）/聚偏氟乙烯（PVDF）复合材料,通过摩擦磨损试验机研究了不同含量晶须对PA66/PVDF摩擦磨损性能的影响,并采用扫描电子显微镜、傅里叶变换外光谱仪观察了复合材料的微观结构、磨损表面和转移膜形貌。结果表明,PTW的加入使得共混物的自润滑性与耐磨性均降低,CSW有效地提高了PA66/PVDF的摩擦学性能;摩擦前后复合材料表面并未发生化学变化。     

纳米Al2O3填料增强PEEK-PTFE复合材料基于环-块摩擦结构的摩擦过程研究

本研究旨在探索纳米Al_2O_3填料增强PEEK-PTFE复合材料摩擦过程中摩擦学性能的演变规律。用不同体积比的聚醚醚酮(PEEK)和纳米Al_2O_3对聚四氟乙烯(PTFE)进行填充改性,经专用模具冷压、烧结炉烧结成型制备得到复合材料样品。利用MRH-3型高速环-块摩擦试验机进行摩擦磨损性能测试,获取不同阶段摩擦学性能数据,计算出整个摩擦实验过程中样品的瞬时磨损率。利用扫描电镜(SEM)和仿真模拟软件(ABAQUS)分别对摩擦过程中对偶钢环表面形貌的演化和复合材料的接触应力变化进行分析。结果表明:PEEK和纳米Al_2O_3可以协同提高PTFE的抗磨损性能,其中10%PEEK/PTFE具有最佳的抗磨损性能(3.69×10~(-6)mm~3/(N·m))和最低的摩擦系数(0.19)。添加5%的纳米Al_2O_3后,复合材料的硬度和热扩散系数有了显著提高。材料的瞬时磨损率在摩擦过程中呈先增大再降低最后保持平稳的变化趋势。试样的接触压力在摩擦初期随磨损量的增大而急剧降低,后期则逐渐趋于稳定。     

对偶环粗糙度对铋青铜磨损的影响

使用MRH-3环-块摩擦磨损实验机研究了油润滑条件下对偶钢环(GCr15)表面的粗糙度对铋青铜(CuSn10Bi3)磨损的影响。对不同磨损阶段的摩擦表面进行扫描电子显微镜(SEM)和三维轮廓表征、分析了油液粒径并对微凸体摩擦过程进行数值模拟,将实验与仿真相结合从微观角度揭示了CuSn10Bi3的磨损机理。结果表明：对偶环表面的粗糙度对铋青铜的磨损过程有显著的影响。对偶环粗糙度Ra从0.01提高到0.8时摩擦学性能的各项指标约增大2倍,全程产生的磨屑尺寸增大1.5倍,磨合磨损阶段和剧烈磨损阶段经历的时间增长0.7倍,稳定磨损阶段经历的时间缩短0.4倍。     

对偶表面粗糙度对Nano-SiO2改性PTFE复合材料摩擦学性能的影响

为了研究干摩擦条件下对偶表面粗糙度对纳米粒子填充改性聚四氟乙烯（PTFE）复合材料摩擦磨损及转移膜特性的影响规律,本文采用冷压成型、热烧结的工艺方法制备nano-SiO2填充改性PTFE复合材料;采用LSR-2M型往复摩擦磨损试验机评价了nano-SiO2改性PTFE复合材料与具有三种不同表面粗糙度的对偶钢块（GCr15）之间的摩擦磨损性能;利用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪（EDS）分别表征了转移膜及磨屑的形貌、微观结构以及化学成分,从微观角度揭示nano-SiO2改性PTFE复合材料的摩擦转移机理。试验结果表明,纯PTFE及不同含量nano-SiO2填充改性PTFE复合材料的摩擦系数均随对偶钢块表面粗糙度的增大整体呈增大趋势,在粗糙度为Ra0.1的对偶表面上复合材料的摩擦系数随着nano-SiO2含量的增加变化相对较小;在三种不同粗糙度对偶表面上,nano-SiO2的加入均有效降低了PTFE的磨损体积,当填充比例为0.5wt%时复合材料在粗糙度为Ra1.2的对偶面上摩擦学性能最佳,磨合时间约为纯PTFE的1/3（缩短了近10min）,耐磨性较纯PTFE提高了34.1%。由此可见,复合材料中nano-SiO2的含量与对偶表面粗糙度存在一定的协同效应,即nano-SiO2的含量与对偶表面粗糙度具有匹配性,合理的摩擦配副能有效促进复合材料的摩擦转移,并能在对偶表面形成覆盖率高、均匀、连续、表面较粗糙且与摩擦方向趋向一致的转移膜,有利于降低材料的磨损。