TC4-PTFE复合材料的结构设计与摩擦磨损性能

利用Ansys有限元法对钛合金(TC4)-聚四氟乙稀(PTFE)自润滑复合材料进行结构分析与设计,通过压缩试验与摩擦磨损试验测试了两种不同TC4-PTFE面积比新材料的承载力、摩擦系数和磨损曲线。结果表明,新型复合材料的比强度高,抗压强度达到400MPa,摩擦系数为0.1左右;在承载力为80MPa压应力、摆动频率8次/min及摆角±30°的苛刻条件下,摆动2000次后,达到稳定磨损阶段,磨损率较低(0.0094mg/摆次)。试验证明新型复合材料可用于航空宇航工程。     

铝-塑自润滑材料的结构分析设计与摩擦磨损性能

对高强铝合金(7075)———超高分子量聚乙烯(UHMWPE)自润滑材料进行结构分析设计,通过压缩试验与往复式滑动摩擦磨损试验测试了新材料的承载力、摩擦热、摩擦因数与磨损率;用扫描电镜观察了磨损表面的磨痕形貌并分析了磨损机理。结果表明:这种新型自润滑材料的比强度较高,抗压强度达到100MPa,摩擦因数小于0.16;在正压力P=8.5kN、往复频率300次/min(30mm/s)、滑动行程S=324m的室温干摩擦条件下,磨损率为1.7×10-6mm3/(N.m),摩擦温度为65℃;这种新型自润滑材料在磨合期主要表现为犁沟和粘着磨损,磨损后期表现为表层和亚表层的脆性断裂。     

偶联修饰纳米蒙脱土/超高分子量聚乙烯基复合材料的摩擦磨损性能

通过模压烧结法制备了超高分子量聚乙烯(ultra-high molecular weight polyethylene,UHMWPE)与硅烷(silane,s)和钛酸酯(titanate,t)偶联剂修饰的纳米蒙脱土(nano-montmorillonite,nano-MMT)复合材料,nano-MMT含量由0到15%(质量分数,下同).采用45#钢为摩擦对偶件的往复滑动式摩擦磨损试验机,在室温干摩擦条件下测试了复合材料的摩擦学性能,实验条件为:接触压力P=8.0 kN、滑动速度v=1.8 m/min、时间t=3 h;用扫描电镜观察了复合材料磨损表面的形貌并分析了磨损机理.结果表明:随nano-MMT含量的增加,偶联修饰的nano-MMT/UHMWPE复合材料的硬度、摩擦系数和磨损率增加;偶联修饰改善了复合材料的摩擦学性能;与钛酸酯相比,硅烷偶联修饰nano-MMT/UHMWPE复合材料的硬度和摩擦学性能更好.用5%硅烷偶联修饰的nano-MMT,5%钛酸酯偶联剂修饰的nano-MMT和5%nano-MMT增强的UHMMPE复合材料的摩擦系数μ、摩擦温度θ、磨损率W分别为:μs=0.124,μt=0.135,μ=0.180;θs=92℃,θt=96 ℃,θ=94 ℃;Ws=4.25×10-7 mm3/(N·m),Wt=6.31×10-7 mm3/(N·m),W=18.80×10-7 mm3/(N·m);两种偶联修饰复合材料的表面磨损情况相似,含5%nano-MMT的复合材料主要表现为粘着磨损,而含15%nano-MMT的复合材料主要表现为表层和亚表层的脆性疲劳断裂.