多孔PEEK自润滑材料的制备与摩擦磨损性能

采用模压-滤取和高温真空熔渍工艺制备了多孔聚醚醚酮(PEEK)发汗式自润滑材料,并分别考察了成型压力、造孔剂含量和润滑油脂种类对PEEK多孔自润滑材料的摩擦磨损性能的影响。结果表明,压力为100MPa,NaCl的质量分数为30%,采用通用锂基脂时,所得多孔PEEK自润滑材料的磨损率最低,200N下磨损率为2.73×10-16m3/(N.m),与纯PEEK干摩擦相比耐磨性提高了1245倍,其耐磨性较经典的炭纤维增强PEEK复合材料还提高了32倍。研究表明,多孔结构能够储存润滑油,在摩擦过程中能通过发汗作用在对偶面上形成稳定连续的油膜而起到良好的润滑作用,从而大幅降低复合材料的摩擦系数和磨损率。     

纳微多级孔ACF/PTFE/PEEK复合材料的制备及发汗式减摩耐磨性能

采用模压-滤取和高温真空熔渍工艺及纳微多尺度协同设计制备了自身发汗式多级孔活性炭纤维(ACF)/聚四氟乙烯(PTFE)/聚醚醚酮(PEEK)复合材料。考察了ACF、微米级造孔剂NaCl含量及载荷对其摩擦学性能的影响。结果表明,当介孔ACF总质量分数为8%、NaCl总质量分数为30%所得多级孔ACF/PTFE/PEEK复合材料摩擦系数和磨损率最低,载荷为200N时,摩擦系数、磨损率分别为0.0259、5.26×10-16m3/N·m,较经典炭纤维增强PEEK复合材料摩擦系数减少86%,耐磨性提高了16倍。研究表明,介孔ACF在材料内部形成了贯通型三维网络毛细管道,如同人体汗腺机制,使微米级孔中储存的润滑脂在载荷和温度的作用下能在摩擦面上形成较好的润滑油膜,并且ACF能起到部分骨架支撑作用,因而ACF在材料中起到很好的减摩耐磨作用。     

炭纤维/聚四氟乙烯复合材料的摩擦磨损性能

分别采用热空气氧化后经钛酸酯偶联剂处理炭纤维(CF)和氩等离子体处理聚四氟乙烯(PTFE)分散液包覆炭纤维制备CF/PTFE复合材料,研究这两种CF表面改性方法对复合材料拉伸性能及摩擦磨损性能的影响,并采用扫描电子显微镜对试样拉伸断面与磨损表面进行观察和分析。结果表明,热空气氧化后经偶联剂处理炭纤维可使CF/PTFE复合材料的拉伸强度与断裂伸长率分别提高33%和82%、磨损率下降44%,氩等离子体处理PTFE分散液包覆炭纤维可使复合材料的拉伸强度与断裂伸长率分别提高49%和100%、磨损率下降56%。     

PEEK与纳米SiO_2填充PTFE复合材料的摩擦磨损性能研究

通过机械共混、冷压成型、烧结的方法制备聚醚醚酮(PEEK)与纳米Si O2颗粒共同填充改性聚四氟乙烯(PTFE)复合材料试样。利用MRH-3型环-块摩擦磨损实验机对不同配方比例的复合材料在不同实验条件下进行摩擦学性能实验。利用扫描电镜对试样磨损后的摩擦表面形貌和钢环表面的转移膜进行观察和分析。结果表明,填充5%PEEK的PTFE复合材料的摩擦系数达到最低值;10%PEEK/PTFE复合材料中添加不同体积比的纳米Si O2填料可以显著地降低材料的体积磨损率,其中5%Nano-Si O2/10%PEEK/PTFE复合材料的体积磨损率最小;载荷和速度的变化对Nano-Si O2/PEEK/PTFE复合材料的摩擦磨损性能的影响显著,而环境温度的变化对该复合材料的摩擦系数与磨损率的影响不明显。     

CaCO3晶须和PTFE对PEEK干摩擦性能的影响

用热压成型法制备CaCO3晶须和聚四氟乙烯(PTFE)填充的聚醚醚酮(PEEK)自润滑复合材料,研究了干摩擦条件下复合材料和45#钢环配副的摩擦磨损性能,并与纯PEEK进行了比较.结果表明:CaCO3晶须和PTFE明显改善了PEEK复合材料的减摩、耐磨和承载性能,其摩擦系数比纯PEEK降低约1/2,耐磨性提高27倍;摩擦稳定性显著提高,极限承载能力比纯PEEK提高1倍以上.CaCO3晶须降低了复合材料摩擦表面粘着、犁削和热变形,PTFE有助于复合材料在偶件表面形成连续、均匀的转移膜.PEEK自润滑复合材料的磨损机制主要是轻微的粘着和疲劳磨损.     

石墨烯/炭纤维/聚醚醚酮复合材料的制备及性能北大核心CSCD

使用层间喷涂法制备了石墨烯/炭纤维/聚醚醚酮(GR/CF/PEEK)复合材料,对材料微观形态、力学性能、热学以及电学性能进行了分析。结果表明,0.1 wt%的石墨烯的加入即可使复合材料的层间剪切强度(ILSS)从57.3 MPa增加到77.6 MPa,弯曲强度和弯曲模量分别从1 226.2 MPa、64.5 GPa增加到1 512.3 MPa、73.6 GPa。差示扫描量热结果证明少量石墨烯的加入能够提高复合材料基体的结晶度。同时复合材料的热导率和电导率也随着石墨烯含量的增加而增加,加入0.5 w t%的石墨烯,复合材料的热导率和电导率与未加入石墨烯相比分别增加了15.5%和73.1%。GR/CF/PEEK复合材料与CF/PEEK相比具有更优良的综合性能。     

石墨烯/炭纤维/聚醚醚酮复合材料的制备及性能

使用层间喷涂法制备了石墨烯/炭纤维/聚醚醚酮(GR/CF/PEEK)复合材料,对材料微观形态、力学性能、热学以及电学性能进行了分析。结果表明,0.1 wt%的石墨烯的加入即可使复合材料的层间剪切强度(ILSS)从57.3 MPa增加到77.6 MPa,弯曲强度和弯曲模量分别从1 226.2 MPa、64.5 GPa增加到1 512.3 MPa、73.6 GPa。差示扫描量热结果证明少量石墨烯的加入能够提高复合材料基体的结晶度。同时复合材料的热导率和电导率也随着石墨烯含量的增加而增加,加入0.5 w t%的石墨烯,复合材料的热导率和电导率与未加入石墨烯相比分别增加了15.5%和73.1%。GR/CF/PEEK复合材料与CF/PEEK相比具有更优良的综合性能。     

纳米TiO2与炭纤维协同填充PTFE复合材料的摩擦磨损性能

考察了不同含量的纳米二氧化钛对炭纤维/聚四氟乙烯复合材料摩擦磨损性能的影响,采用扫描电子显微镜、光学显微镜分析了磨损面、磨屑及对偶面转移膜形貌,并探讨了其磨损机理。结果表明,纳米TiO2与炭纤维能够很好地协同增强聚四氟乙烯,改变磨屑形成机理,有利于形成均匀致密的转移膜,明显提高CF/PTFE复合材料的耐磨性。当纳米TiO2含量为5%时,10?/PTFE复合材料表现出最佳的耐磨性,耐磨性又提高了2.77倍,而磨屑尺寸只有未加时的1/20。     

PEEK与纳米TiO_2填充PTFE复合材料的摩擦磨损性能研究

采用高速机械搅拌的方式充分混合原料,然后用模具将混合好的材料冷压成型,再通过一定的烧结程序制备不同体积含量的聚醚醚酮(PEEK)和纳米TiO2协同填充改性的聚四氟乙烯(PTFE)复合材料试样。利用MRH-3摩擦磨损实验机在不同实验条件下对试样进行摩擦学性能的测试。磨损后用QuantaFEG450扫描电镜对钢环表面的摩擦形貌进行观察与分析。实验结果表明,填充PEEK可大幅降低PTFE复合材料的体积磨损率,但复合材料的摩擦系数却随PEEK含量的增加而表现出逐渐上升的趋势。用不同含量的纳米TiO2填充10%PEEK/PTFE,摩擦系数和体积磨损率都表现出随纳米TiO2含量的增加而逐步上升的趋势,其中2%Nana-TiO2/10%PEEK/PTFE复合材料的摩擦系数和体积磨损率最小。当滑动速度和载荷分别超过2m/s和200N后对复合材料的磨损率有显著地影响,而环境温度在25~120℃范围内变化对磨损率和摩擦系数的影响均不明显。     

聚四氟乙烯/碳纤维增强聚酰亚胺复合体系的摩擦学性能

研究评价了不同PTFE含量的碳纤维增强P1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2种不同条件下的磨损表面形貌和磨损机理。研究表明：PTFE以10%添加时PI/CF/PTFE体系的机械性能最佳，而摩擦学性能以5%添加为佳；随PTFE含量的增加，复合材料的摩擦系数降低，磨损率增加。水润滑下，摩擦系数和磨损率比干摩擦下的都有相应的降低。干摩擦下，材料的磨损均以塑性变形、微观破裂及破碎为主导；水润滑下，这一机制显著减弱，归因于水的润滑和冷却作用。     

水/油润滑条件下PTFE复合材料的摩擦学性能

将碳纤维(CF)和锡青铜粉(Cu)分别添加到聚四氟乙烯(PTFE)中制备了两种PTFE复合材料,并将其与42CrMo钢环形成摩擦副,研究了两种PTFE复合材料在干摩擦、水润滑和油润滑条件下的摩擦学性能,并用扫描电子显微镜观察了两种复合材料的磨损表面形貌,分析了磨损机理。结果表明:在干摩擦和油润滑条件下,随着碳纤维含量的增加,CF/PTFE复合材料的摩擦因数增大,磨痕宽度减小;两种PTFE复合材料在干摩擦条件下的摩擦因数最大,油润滑条件下的摩擦因数最小;而且在油润滑条件下,两种PTFE复合材料的磨痕宽度最小;水润滑条件下的摩擦因数比干摩擦的的要小,但磨痕宽度比干摩擦时的要大;CF/PTFE复合材料的磨损机理主要为疲劳磨损,犁沟形貌不明显;Cu/PTFE复合材料的磨损机理主要为磨料磨损,犁沟形貌明显,伴有疲劳磨损。     

炭纤维增强聚醚醚酮复合材料在水润滑下的摩擦学行为

考察了炭纤维及PTFE增强PEEK复合材料在干摩擦和水润滑下的摩擦学性能,并研究了该复合材料在两种条件下的磨损机理.结果表明,干摩擦下复合材料的摩擦系数和磨损率随负荷的增加不断减小;水润滑下复合材料的摩擦系数随负荷的变化不大,磨损率随负荷的增加而增大.干摩擦下,复合材料的磨损以粘着磨损和磨粒磨损为主.水润滑条件下,磨损表面比较光滑,仅有微切削的痕迹,磨损方式以轻微磨粒磨损为主.干摩擦条件下,摩擦对偶表面仅有轻微的犁沟形成,表面形成一层薄而均匀且结合紧密的转移膜.水润滑下,对偶表面犁沟较深,犁削作用明显,转移膜的形成被明显抑制.水的冷却作用使得向摩擦对偶的粘着转移明显减轻,同时由于摩擦表面吸附水膜的边界润滑作用,显著改善复合材料的摩擦磨损性能.     

纳米ZrO_2和聚醚醚酮填充聚四氟乙烯的摩擦学性能基于环-块摩擦模型的演变过程

用不同体积分数的纳米ZrO_2和聚醚醚酮(PEEK)颗粒填充改性聚四氟乙烯(PTFE)复合材料。使用环-块摩擦磨损试验机测试PTFE复合材料在滑动速度为2 m/s、载荷为200 N的试验条件下的摩擦学性能。获取不同阶段摩擦学性能的数据,计算出在整个试验过程中样品的瞬时磨损率。利用扫描电镜观察不同试验阶段对偶钢环表面形貌的变化图像并进行分析。利用仿真模拟软件(ABAQUS)对摩擦过程中PTFE复合材料的接触应力变化进行分析。结果表明,纳米ZrO_2和PEEK颗粒可以协同改善PTFE复合材料的摩擦学性能。特别是添加8%的纳米ZrO_2和20%的PEEK能使PTFE复合材料同时获得最佳的耐磨性(1.29×10~(-6) mm~3/Nm)和较低的摩擦系数。在摩擦试验的后期PTFE复合材料的瞬时磨损率突然急剧上升。根据瞬时磨损率、磨损表面、转移膜形貌和磨屑形态特征的变化规律,将整个磨损过程分为3个阶段(低磨损阶段、过渡磨损阶段和严重磨损阶段)。     

玻璃纤维增强聚醚醚酮复合材料在水润滑下的摩擦学性能

利用球盘式摩擦磨损试验机考察了玻璃纤维(GF)增强聚醚醚酮(PEEK)复合材料在干摩擦和水润滑条件下的摩擦磨损性能,并探讨了其磨损机理。结果表明:在干摩擦和水润滑条件下,PEEK和GF/PEEK的摩擦因数和磨损率均随载荷和对磨时间的增加逐渐增大并趋于稳定,GF的加入可以显著降低GF/PEEK复合材料的摩擦因数和磨损率;在水润滑条件下,PEEK和GF/PEEK的摩擦因数和磨损率比干摩擦下显著降低。干摩擦下,PEEK以黏着磨损和磨粒磨损的混合磨损形式为主,水润滑条件下,磨损方式主要是以轻微的黏着磨损为主;干摩擦下,GF/PEEK磨损表面有大量的微观断裂裂纹和破碎,以磨粒磨损和疲劳磨损为主,水润滑条件下,磨损表面仅有微观切削的痕迹,磨损方式以轻微磨粒磨损为主。由于水的冷却和润滑作用,使得复合材料向对偶钢球的黏着转移明显减弱,同时阻止了对偶钢球上的Fe向复合材料磨损表面转移,从而减轻摩擦、降低摩擦表面温升,显著改善复合材料的摩擦磨损性能。     

氟化石墨改性适配器PTFE层摩擦磨损性能研究

目的研究适配器PTFE层氟化石墨填充改性后的摩擦磨损性能,提高适配器的耐磨性。方法以质量分数为2%,5%,8%,11%的氟化石墨为填料制备PTFE基复合材料,分别在20,40,60,80 r/min的转速下测试试样摩擦因数。通过三维视频显微镜采集试样表面磨损数据,并计算其体积磨损率。扫描电子显微镜(SEM)观察磨痕微观形貌。结果同一转速下,试样的摩擦因数随着氟化石墨质量分数的增加而增大。填充氟化石墨能显著降低试样的体积磨损率,填充物质量分数超过8%后,试样体积磨损率趋于稳定,试样摩擦因数得到明显增大。结论氟化石墨填充PTFE层可显著提高适配器的耐磨性,但质量分数不能超过8%,否则,会造成适配器与运输筒间的摩擦因数增大,增加航天器装填及出筒阻力。     

纤维/Ekonol/PTFE复合材料的力学与摩擦学性能研究

对比考察了碳纤维(CF)、六钛酸钾晶须(PTW)分别与聚苯酯(Ekonol)混合填充对聚四氟乙烯(PTFE)复合材料的力学与摩擦学性能的影响,并探讨了内部机理.结果表明:PTW相比于传统纤维CF,尺寸细微,具有微区增强特性,PTW的填充提高了Ekonol/PTFE复合材料的致密程度,协助形成更为均匀、致密的转移膜,相比于CF/Ekonol/PTFE复合材料,有着较好的力学性能、摩擦稳定性、耐磨性,进一步改善了Ekonol/PTFE复合材料的综合性能.纤维、Ekonol混合填充PTFE,二者表现出协同润滑与减磨效应.纤维协助均匀、致密的转移膜的形成;而硬质Ekonol颗粒在纤维和对偶之间可能起到了一种第三体滚动效应,避免了纤维受到较为严重的磨损,从而提高复合材料的摩擦磨损性能.     

聚苯酯基复合材料的摩擦学性能

对比考察了炭纤维(CF)、聚四氟乙烯(PTEE)、单独和混合填充聚苯酯复合材料的摩擦磨损性能,利用扫描电子显微镜(SEM)分析了磨损面形貌,并探讨了其摩擦磨损机理.结果表明,CF、PTEE填充Ekonol复合材料,比CF或PTEE单独填充复合材料的低摩擦系数、低磨损率还分剐降低了17%、48%,是纯Ekonol摩擦系数的58%,耐磨性的1.8×104倍.CF、PTEE二者表现出了协同润滑与减磨效应.PTEE改善了难熔基体颗粒之间以及基体与纤维之间的粘接,而含量适当的CF对Ekonol起到了承载作用,且协助形成连续、均匀的转移膜.     

纳米金刚石与聚醚醚酮填充改性聚四氟乙烯复合材料的摩擦学性能

采用模压-烧结方法制备了纳米金刚石(ND)与聚醚醚酮(PEEK)填充改性的聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,并研究了复合材料的摩擦磨损性能及其微观结构。结果表明,随着PEEK含量增加到20%(质量分数),复合材料的耐磨性显著提高;而较低填充量的ND可以在降低复合材料摩擦系数的情况下提高其耐磨性能。1.0%ND/20%(质量分数)PEEK/PTFE复合材料的减摩耐磨性能优良,与纯PTFE相比,该复合材料的摩擦系数下降约20%,耐磨性能提高120倍,原子力显微分析表明该复合材料中ND分布均匀。     

不同压力下聚四氟乙烯复合材料的磨损行为

对炭纤维等无机填料增强的聚四氟乙烯(PTFE)复合材料在低、中、高压下的摩擦磨损行为进行了研究。利用扫描电子显微镜分析了材料的磨损状况,利用差热扫描量热分析仅、X射线衍射仪对材料的热性能及结晶性能进行了分析,并与材料的摩擦、磨损性能相联系．研究结果表明．高压摩擦环境中,蠕变的发生是加速PTFE复合材料磨损、恶化材料性能的主要原因;高比表面填料的加入会提高复合材料的熔化热,有助于降低材料的磨损率;结晶度的提高对增强复合材料的耐蠕变性有明显的效果。     

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。