PTFE微粉改性聚醚醚酮摩擦磨损性能及应用研究

采用常温机械共混、高温模压的方法,制备了不同质量分数聚四氟乙烯(PTFE)微粉和碳纤维改性的聚醚醚酮(PEEK)复合材料,对其压缩强度、摩擦磨损性能进行了研究,并分析了其磨损后的表面形貌。结果表明:随着PTFE微粉质量分数的增加,PEEK复合材料的压缩强度呈下降趋势,当PTFE微粉质量分数为40%时,其压缩强度下降至60 MPa。随着聚碳纤维质量分数的增加,PEEK复合材料的压缩强度呈上升趋势。随着PTFE微粉和碳纤维质量分数的增加,PEEK复合材料的干摩擦因数和磨痕宽度逐渐下降,当PTFE微粉质量分数为40%时,PEEK复合材料干摩擦因数下降至0.21,其干摩擦磨痕宽度略有上升。随着碳纤维质量分数的增加,PEEK复合材料在油润滑条件下摩擦因数和磨痕宽度较低并略有下降。PEEK复合材料在干摩擦条件下的磨损机制以磨粒磨损为主,伴有疲劳磨损;在油润滑时,摩擦面可形成稳定连续的润滑膜而保持光滑。PEEK复合材料具有较高的压缩强度,摩擦磨损性能良好,可以制作各种滑动轴承、密封圈等特种机械零部件。     

润滑条件对PTFE复合材料摩擦学性能的影响

对3种聚四氟乙烯复合材料与45#钢和表面阳极氧化铝合金配副进行了摩擦性能测试,测定了不同润滑条件下聚四氟乙烯复合材料的摩擦学性能。用扫描电子显微镜观察了聚四氟乙烯复合材料与表面阳极氧化铝合金摩擦磨损后的表面形貌。结果表明:在油润滑条件下,聚四氟乙烯复合材料摩擦因数和磨痕宽度最小,在干摩擦条件下,聚四氟乙烯复合材料摩擦因数最大;在水润滑条件下,聚四氟乙烯复合材料磨痕宽度最大;在油润滑条件下,摩擦表面可形成均匀连续的转移膜和润滑油膜,表面光滑,从而降低了磨损。     

腐蚀环境中纤维增强聚四氟乙烯复合材料的摩擦磨损性能研究

分别研究了不同含量碳纤维(CF)、玻璃纤维(GF)填充聚四氟乙烯（PTFE）复合材料在硫酸溶液中和干摩擦条件下的摩擦学性能,同时考察了PTFE复合材料在酸中的腐蚀行为,探讨了相关机理。结果表明,在酸中GF能够提高PTFE的耐磨性,比CF在提高PTFE耐磨性方面具有更好的优势。就酸溶液中的耐磨性和耐腐蚀性而言,15 %（质量分数,下同）是填料的最佳含量,此时GF和CF填充的PTFE,耐磨性分别较纯PTFE提高了7.7和4.4倍;当填料的含量超过15 %时,复合材料的耐磨性和耐腐蚀性均下降,主要是由于此时犁削和磨粒磨损是PTFE复合材料的主要磨损机制。由于酸溶液的冷却和润滑作用,硫酸溶液中PTFE复合材料的摩擦因数大幅降低,但酸溶液抑制了对磨面上转移膜的形成。     

硫酸钡填充聚四氟乙烯复合材料的摩擦磨损性能研究

用M 2000型摩擦磨损试验机研究了干摩擦条件下硫酸钡、载荷、对磨时间对聚四氟乙烯复合材料摩擦磨损性能的影响。结果表明:在本实验采用的条件下,硫酸钡/PTFE复合材料的摩擦因数随着硫酸钡含量的增加而增大,抗磨损能力则有一个最佳含量;随着载荷的增加,材料的摩擦因数、磨损量和磨痕宽度也随之增大;磨损量随着对磨时间的延长,波动变小并趋于稳定。     

聚四氟乙烯/聚苯酯复合材料的结晶及摩擦性能研究

采用差示扫描量热仪研究了聚四氟乙烯/聚苯酯(PTFE/POB)复合材料的结晶性能,研究了复合材料在干摩擦条件下和45号钢对磨的摩擦性能,并采用扫描电镜观察了复合材料的磨损表面形貌。探讨了POB含量对复合材料的结晶性能和摩擦性能的影响。结果表明,加入POB后,复合材料的结晶度增加,在POB含量为20 %时结晶度出现峰值。复合材料的结晶速率和摩擦因数均随POB含量的增加而增大,磨痕宽度随POB的含量增加而大幅减小。     

改性超高分子量聚乙烯的摩擦磨损性能研究

通过添加聚丙烯(PP)和交联聚丙烯(PP-X)对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)进行改性,研究了UHMWPE及其共混物的摩擦磨损性能.结果表明,在200 r/min滑动速度下,当PP或PP-X的质量分数为30%时,UHMWPE/PP的摩擦因数降至0.13,降幅达38.1%,磨痕宽度降至5.05 mm;UHMWPE/PP-X的摩擦因数降到0.12,降幅达42.9%,磨痕宽度则降至4.50 mm,UHMWPE/PP-X具有更优异的摩擦磨损性能.负载增大,UHMWPE及其共混物的摩擦磨损性能降低.磨损时间小于60 min,UHMWPE及其共混物的摩擦因数和磨痕宽度变化不大;超过60 min,摩擦因数和磨痕宽度均增大,UHMWPE/PP-X的增幅最小.高速滑动下UHMWPE/PP-X的摩擦磨损性能最高.     

纳米SiO_2填充改性聚四氟乙烯复合材料的摩擦磨损性能研究

通过冷压烧结成型工艺制备了纳米二氧化硅(SiO_2)填充改性聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,探究了不同添加比例的纳米SiO_2/PTFE复合材料在不同转速下摩擦磨损情况。采用三维视频显微镜观察了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理。结果表明,填充纳米SiO_2后的PTFE复合材料其摩擦因数虽有一定程度的升高,但其体积磨损率却大幅降低。且当纳米SiO_2填充质量分数为5%时,复合材料的体积磨损率降到最低,并在转速为80 r/min时较纯PTFE降低了89.5%。观察分析微观形貌发现,随着纳米SiO_2含量的增大,复合材料的磨损机理逐渐由犁耕磨损和黏着磨损向磨粒磨损转变,且当纳米SiO_2填充含量为10%时,出现轻微的疲劳磨损。     

电刷镀高锡铜锡合金镀层的热处理及摩擦性能研究

基于碱性焦磷酸盐体系,在45钢基体上采用电刷镀技术制备了锡质量分数分别为52.6%、61.4%和70.0%的高锡铜锡合金镀层。考察了热处理对镀层组织和显微硬度的影响,以及镀层的摩擦性能。结果表明:经过180°C热处理之后,镀层发生再结晶现象,晶粒粗化,硬度下降,与此同时镀层晶化程度提高,出现Cu3Sn晶化相。在干摩擦条件下,热处理前后高锡镀层的摩擦因数在0.50~0.70之间,未发生明显变化,但磨痕宽度和磨损体积有不同幅度的下降,其中锡含量为61.4%的镀层的摩擦性能最佳。进一步研究其分别在NF2、E02和澳力丹微乳化液3种润滑条件下的摩擦性能,发现热处理前后镀层均只发生了轻微的磨粒磨损,摩擦性能未发生明显变化,摩擦因数在0.03~0.15之间,磨痕宽度在40.0~60.0μm之间,但热处理后磨痕的犁沟宽度变窄,犁沟数量减少,说明热处理后镀层脱落的概率减小,耐磨性增强。     

金属表面质量对PTFE复合材料摩擦性能的影响

采用冷压-烧结成型工艺制备了3种聚四氟乙烯复合材料,制备了3种不同表面质量的45#钢、铝合金及其表面阳极氧化的摩擦对偶件,考察了聚四氟乙烯复合材料与对偶件配副的摩擦磨损性能,用扫描电子显微镜观察了复合材料磨损后的表面形貌。结果表明:金属表面粗糙度Ra、Ry较大,表面接触区域Mr较小时,聚四氟乙烯复合材料干摩擦因数和磨痕宽度较大;金属表面粗糙度Ra、Ry较小,表面接触区域Mr较大时,聚四氟乙烯复合材料干摩擦因数和磨痕宽度较小。金属表面粗糙度Ra、Ry较小,表面接触区域Mr较大时,在干摩擦剧烈磨损阶段,摩擦表面接触区域产生很大的应力和变形,形成微观的赫兹应力分布,导致了聚四氟乙烯复合材料微切削磨损、疲劳磨损、磨粒磨损和黏着磨损。     

芳纶浆粕增强丁腈橡胶复合材料的摩擦磨损性能

利用开炼机制备了丁腈橡胶(NBR)/芳纶浆粕(PPTA-pulp)复合材料。研究了在干摩擦和水润滑条件下,纤维含量、摩擦时间以及载荷对NBR/PPTA-pulp复合材料摩擦磨损性能的影响,并分析了磨损机理。结果表明,芳纶浆粕的加入能够很好地改善复合材料的力学性能和摩擦磨损性能,在相同条件下,当纤维质量分数为20%时,复合材料的综合性能最佳;在干摩擦条件下,随着摩擦时间延长,复合材料的摩擦系数下降,磨耗量增大;随着载荷增加,摩擦系数和磨耗量增大;水润滑条件下,复合材料的摩擦系数和磨耗量较干摩擦大幅度降低且比较稳定,时间和载荷对其影响很小;干摩擦时,复合材料的磨损机理主要为磨粒磨损和疲劳磨损;水润滑时,主要为轻微磨粒磨损。     

二硫化钼改性PTFE摩擦磨损性能

干燥过筛聚四氟乙烯(PTFE)、二硫化钼(MoS_2),模压烧结制备MoS_2/PTFE复合材料,研究其摩擦磨损情况。结果表明,MoS_2填充质量分数为0、5%、10%、15%、20%时,复合材料的摩擦因数随转速的增大而增大;在20、40、60、80 r/min转速下,复合材料摩擦因数随MoS_2填充质量分数的增加而增大,当填充量为20%时,各转速下的摩擦因数均达到最大值。填充MoS_2显著降低复合材料体积磨损率,体积磨损率随MoS_2填充质量分数的增加而减小。摩擦过程中,铝合金摩擦面并没有发生擦伤,试样被铝合金硬质微凸体挤压、犁削,MoS_2/PTFE复合材料的磨损机理为磨粒磨损。     

成分构成对复合自润滑材料摩擦学性能的影响

在MPX-2000摩擦磨损试验机上,用环盘式摩擦副测量了不同成分的金属塑料复合自润滑材料与45#钢在干摩擦条件下的摩擦磨损特性.结果表明:在载荷为200 N,滑动速度为200 r/min时,摩擦因数随聚四氟乙烯(PT-FE)用量的增加而减小,当PTFE体积分数超过20%时,摩擦因数下降趋缓;金属塑料复合自润滑材料的磨损率,随PTFE用量的增加.先减小后增加;当PTFE在PEEK/PTFE共混物中的体积分数为10%～20%时,摩擦学性能最佳.     

玻璃纤维填充改性PTFE复合材料的摩擦磨损性能

为改善聚四氟乙烯(PTFE)高磨耗的缺点,通过冷压烧结成型工艺制备了玻璃纤维(GF)填充改性PTFE复合材料,探究了不同GF添加比例的PTFE/GF复合材料在不同转速下的摩擦磨损情况。采用三维视频显微镜观察了样品的表面磨痕深度,并借助扫描电子显微镜观察摩擦表面形貌同时分析磨损机理。结果表明,填充GF后的PTFE复合材料其摩擦系数虽有一定程度的升高,但其体积磨损率却大幅降低。当GF质量分数为20%时,复合材料的体积磨损率降到最低,并在转速为80 r/min时较纯PTFE降低了93.56%。观察分析微观形貌发现,随着GF含量的增大,复合材料的磨损机理逐渐由纯PTFE的犁耕磨损和粘着磨损向磨粒磨损转变,当GF含量为25%时,出现轻微的疲劳磨损。     

PTFE/BaSO4复合材料摩擦磨损性能研究

用M-2000型摩擦磨损试验机研究了干摩擦条件下BaSO4用量，载荷，对磨时间对聚四氟乙烯（PTFE）复合材料摩擦磨损性能的影响。在本实验条件下，PTFE/BaSO4复合材料的摩擦系灵敏随着BaSO4含量的增加而增大，抗磨损能力则有一个最佳含量；随着载荷的增加，材料的摩擦系数，磨损量和磨痕宽度也随之增大，磨损量随着对磨时间的延长而波动变小并趋于稳定。     

酸性溶液中PTW增强PTFE复合材料的耐蚀性和摩擦磨损性能

分别研究了不同含量钛酸钾晶须(PTW)、碳纤(CF)填充聚四氟乙烯(PTFE)复合材料在硫酸溶液中和干摩擦条件下摩擦学性能以及酸中的耐蚀性能,借助SEM等分析探讨了相关机理。结果表明,酸中纯PTFE耐磨性较干摩擦条件下提高了2个数量级,摩擦系数也只有干摩擦的15.3%。与CF/PTFE相比,PTW/PTFE复合材料在酸中显示更好的耐蚀和耐磨性能。PTW可以进一步提高PTFE酸中耐磨性能、降低摩擦系数。含15%（质量）PTW时复合材料具有最低的磨损率,此时比纯PTFE酸中耐磨性提高13.8倍,是相同含量CF/PTFE耐磨性的3.2倍。由于酸溶液的冷却和润滑作用,复合材料的摩擦系数与干条件相比明显降低。然而,酸溶液阻止了转移膜的形成。不管是干摩擦还是在酸性溶液中,当填料含量超过15%（质量）时,犁削和磨粒磨损是PTFE复合材料的主要磨损机理。     

PTFE/POB共混材料的压缩回复和耐磨性能研究

采用冷压烧结工艺制备了聚四氟乙烯/聚苯酯(PTFE/POB)共混材料,主要研究了POB含量对PTFE/POB复合材料压缩回复性能和耐磨性能的影响。结果表明,复合材料的压缩回复性能在POB质量分数为20%时达到最优;与纯PTFE相比,PTFE/POB共混材料的压缩率降低了58.93%,回复率提高了24.72%;加入POB后,PTFE/POB共混材料摩擦系数随POB含量的增加有所上升,但磨痕宽度、磨损体积和磨损率随POB含量的增加而大幅度减小;当POB质量分数为20%时,与纯PTFE相比,共混材料的磨痕宽度、磨损体积和磨损率分别降低了78.1%,98.8%和98.6%。     

纳米SiC及其与石墨、二硫化钼填充PTFE基复合材料摩擦磨损性能研究

用摩擦磨损试验机对纳米碳化硅（SiC）及其与石墨、二硫化钼（MoS2）混合填充聚四氟乙烯（PTFE）复合材料在干摩擦条件下与45#钢对磨时摩擦磨损性能进行了研究,用洛氏硬度计对PTFE及其复合材料的硬度进行了测量,用扫描电子显微镜对PTFE复合材料磨损表面进行了观察。结果表明,纳米SiC的加入能提高PTFE复合材料的硬度和耐磨性,纳米SiC与MoS2混合填充会使PTFE复合材料的耐磨性提高更多,特别是在载荷增大时其耐磨效果更好。纳米SiC填充PTFE复合材料的摩擦因数比纯PTFE大,且随载荷增加有所减小, MoS2、石墨的加入可降低PTFE的摩擦因数。     

PTFE复合材料力学性能及摩擦磨损机理的研究

研究了锡青铜粉不同含量的聚四氟乙烯（PTFE）复合材料的摩擦磨损性能,以及添加后对其力学性能的影响,并研究不同润滑介质下的摩擦磨损机理。结果表明：填充锡青铜粉后材料密度增大,邵氏硬度变大,拉伸强度下降;磨损率大幅下降;磨损过程以疲劳磨损为主,在干摩擦条件下伴有磨粒磨损。     

纤维增强PTFE复合材料的摩擦磨损性能研究

分别以玻璃纤维(GF)与碳纤维(CF)作为增强体制备了纤维增强聚四氟乙烯(PTFE)复合材料。利用MM-200型摩擦磨损试验机研究了GF/PTFE和CF/PTFE复合材料的摩擦磨损性能,以及不同体积分数的纤维增强体、不同载荷与滑动速度对复合材料的摩擦磨损性能的影响。结果表明:GF与CF的引入有效地提高了复合材料的摩擦磨损性能,随纤维体积分数的增加,复合材料的摩擦因数逐渐增加;另外,随载荷的增加,复合材料的摩擦因数亦逐渐降低,但磨损率增大。     

PHB与纳米Cu对PTFE/GF复合材料摩擦学性能的影响

考察了聚苯酯(PHB)与纳米铜(Cu)协同改性对聚四氟乙烯/玻纤(PTFE/GF)复合材料摩擦磨损性能的影响,探讨了复合材料的磨损表面形貌及磨损机理.结果表明,当PHB质量分数为6％时,PTFE/GF/PHB复合材料的摩擦因数最低,达到0.175,但磨损率较大,为6.84×10-6mm3/(N·m).在此基础上,采用PHB与纳米Cu复合改性PTFE/GF复合材料,当纳米Cu质量分数为0.3％和PHB质量分数为6％时,复合材料的摩擦学性能最佳,摩擦因数为0.194,磨损率仅为1.60×10-6mm3/(N·m).纳米Cu的加入使复合材料的摩擦因数能较早达到平稳阶段.SEM分析表明,PTFE/GF复合材料表现为严重的磨粒磨损,磨损表面出现深且宽的犁沟;与PTFE/GF复合材料相比,PTFE/GF/PHB复合材料磨粒磨损得到极大改善,磨粒磨损程度大大减小;PTFE/GF/6％ PHB/0.3％纳米Cu复合材料的磨损面更加光滑平整,表现为极轻微的磨粒磨损,耐磨性最好.