氧化锌晶须填充尼龙1010复合材料的摩擦磨损性能

采用模具挤压成型的方法制备了氧化锌晶须填充尼龙1010复合材料,使用纳米力学测试系统测试了不同含量氧化锌晶须复合材料的硬度和弹性模量,在UMT试验机上考察了复合材料的摩擦磨损性能,然后对磨损表面进行了SEM观察。结果表明：复合材料的硬度和弹性模量随氧化锌晶须含量的增加而增大;ZnOw在保持尼龙1010摩擦性能的同时,可使其耐磨性能提高60％左右。纯尼龙的主要磨损机制为粘着磨损和熔融,填充ZnOw后复合材料的磨损机制转变为疲劳剥层。     

氧化锌晶须填充尼龙的划痕实验

用划痕测试方法测定了ZnOw填充尼龙1010复合材料的划痕系数和划痕过程中的声发射信号。结果发现,当ZnOw含量小于20%(质量分数)时,划痕系数随ZnOw的含量线性增加。纯尼龙材料在划痕过程中没有发生声发射事件,而复合材料的声发射振铃计数随ZnOw的含量线性增加。根据ZnOw的特殊空间结构,建立了其在尼龙基体的细观几何模型,并根据模型得出了划痕系数与晶须含量的关系。模型计算结果与试验结果相一致。     

氧化锌晶须填充尼龙1010的接触和摩擦学性能研究

用球-平面接触方式,测定ZnOw填充尼龙复合材料的压痕蠕变、球压痕硬度和摩擦磨损性能.试验结果表明,压痕试验中尼龙复合材料的压痕深度和蠕变柔量随试验时间而增加.尼龙复合材料的抗压痕蠕变性能和球压痕硬度均随ZnOw的含量增加而增强.尼龙复合材料的蠕变模型符合典型三参数线性粘弹性模型,模型中弹簧刚度和阻尼系数均随ZnOw含量的增加而增加.对摩擦因数和蠕变模型中的时间常数,磨损率和硬度分别进行相关分析,得出摩擦因数与时间常数之间为正比二次方程曲线关系、磨损率和硬度之间为反比二次方程曲线关系.     

硫酸钙晶须填充PTFE复合材料的摩擦学性能研究

用硫酸钙晶须(CSW )填充改性聚四氟乙烯(MVE),采用模压成型工艺制备不同硫酸钙晶须含量的PTFE/CSW复合材料;利用摩擦磨损试验机研究硫酸钙晶须对PTFE/CSW复合材料摩擦学性能的影响,利用扫描电子显微镜对PM复合材料的磨损表面进行微观分析.结果表明:填充硫酸钙晶须提高PTFE复合材料的耐磨损性能,但复合材料的摩擦因数略高于纯PTFE;纯PTFE的磨损机制为黏着磨损,而PTFE/CSW复合材料的磨损机制为轻微磨粒磨损和黏着磨损共同作用.当硫酸钙晶须质量分数大于10%时,PTFE/CSW复合材料的磨损机制逐渐转变为严重的磨粒磨损.     

硫酸钙晶须填充UHMWPE复合材料的摩擦磨损性能

以硫酸钙晶须(CSW)作为填料填充改性超高分子量聚乙烯(UHMWPE),采用热压成型法制备了不同硫酸钙晶须含量的UHMWPE/CSW复合材料;在销-盘摩擦磨损试验机上考察了硫酸钙晶须对UHMWPE/CSW复合材料摩擦学性能的影响,利用扫描电子显微镜对UHMWPE复合材料的磨损表面进行了微观分析。结果表明:随着硫酸钙晶须填充量的增加,复合材料的硬度逐渐增大,耐磨性能逐渐增加,摩擦因数逐渐减小;当硫酸钙晶须填充质量分数为20%时,UHMWPE/CSW复合材料的摩擦学性能最好。     

氧化锌晶须/聚醚砜复合材料的制备及摩擦学性能研究

采用机械共混-模压成型方法制备了ZnOw/PTFE/PES复合材料,通过摩擦磨损实验方法对材料的摩擦学性能进行了研究,并用SEM对磨损表面进行了观察和分析,探讨了复合材料的磨损机制。结果表明:用机械共混-模压法能制得摩擦学性能优良的ZnOw/PTFE/PES复合材料;随着ZnOw含量的增加,复合材料的磨损机制由黏着磨损及疲劳磨损、轻微的黏着磨损向磨粒磨损及疲劳磨损的转变。     

四针状氧化锌晶须增强聚醚醚酮复合材料的正交试验研究

利用正交试验方法和模压成型工艺制备四针状氧化锌晶须增强聚醚醚酮复合材料,通过极差分析和方差分析对材料的耐磨性能进行研究,并用扫描电镜对磨损表面形貌进行观察和分析。研究结果表明,四针状氧化锌晶须的加入能够明显改善复合材料的摩擦磨损性能,其改善程度同晶须的质量分数相关,当晶须的质量分数约为10%时,聚醚醚酮复合材料的耐磨性最好;纯PEEK的主要磨损机制为黏着磨损,填充T-ZnOw后磨损机制转化为磨粒磨损与疲劳磨损。     

氧化锌晶须增强尼龙复合材料蠕滑特性

使用自制牵引滚动摩擦试验机测试氧化锌晶须(ZnOw)增强尼龙(Polyamide,PA)复合材料的滑移率—牵引力系数特性曲线,采用赫兹理论分析复合材料45钢的接触特性,并根据复合材料的粘弹性模型分析粘弹性对牵引力系数的影响。结果表明,ZnOw/PA复合材料的牵引力系数随滑移率先线性增大,在滑移率为5%～15%范围内,牵引力系数增至最大,然后则随滑移率增加逐渐减小并趋于稳定。牵引滚动特性受ZnOw的质量分数和试验正压力的影响。复合材料的粘弹性特性对复合材料的牵引力系数影响较小。复合材料的牵引力系数主要取决于其与45钢之间的粘着摩擦,牵引力系数符合大滑移率条件下牵引力系数的数学模型。     

石墨填充聚醚酰亚胺摩擦学性能分析

在M-200摩擦试验机上进行不同含量石墨填充PEI基复合材料的摩擦磨损试验,利用扫描电子显微镜分析了断口和磨损表面的显微结构,并分析了磨损机制。考察了表面硬度随含量填充量的变化规律。试验结果表明:石墨在复合材料基体中呈片状结构,磨损过程中易形成转移膜,从而改善了摩擦磨损情况,其中填充质量分数10%石墨的PEI基复合材料摩擦因数最低,填充30%石墨的复合材料磨损率最低,材料表面硬度随着填充石墨含量的增加而降低,石墨填充量在5%～30%之间表面硬度下降平缓,当填充量超过30%时,材料表面硬度下降剧烈。     

聚苯酯填充聚四氟乙烯复合材料的力学及摩擦学性能研究

采用共混-冷压-烧结工艺制备了聚苯酯(POB)填充聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,考察了POB含量对PTFE/POB复合材料机械性能和摩擦学性能的影响,探讨了材料的磨损机制和POB的减磨机制.结果表明复合材料的拉伸强度和断裂伸长率随着POB含量的增加而降低,压缩强度随着POB含量的增加而增大;随着POB含量的增加材料摩擦因数呈现增大趋势,POB质量分数在16%～27%范围内材料摩擦因数为0.20～0.24;在与AISI 1045钢的对磨中复合材料发生了黏着磨损,磨损率随着POB质量分数的增加呈现下降趋势,POB质量分数超过25%后继续增加其含量复合材料磨损率降低幅度逐渐变小.     

Torsional Wear Behavior of MC Nylon Composites Reinforced with GF: Effect of Angular Displacement

The torsional wear behavior of monomer cast nylon (MC nylon) composites reinforced with glass fiber was studied with a self-made torsional friction tester. The worn surface of MC nylon composites was investigated with a scanning electron microscope. The worn surface of the steel disk was observed with a 3-D profiler. The experimental results indicated that the shape of torque–angular displacement (T–θ) curves changed from elliptic shape to quasi-parallelogram with the angular displacement increased from 5° to 30°. The serious wear characterized with a deep groove occurred at the position of about 1.5–4 mm radius of contact zone on the steel surface. The mass of MC nylon samples increased after torsional wear test. The torsional contact area can be divided into three zones: (a) a central stick zone, (b) an intermediate mixed-slipping annulus, and (c) a peripheral sliding annulus. The most serious wear occurred in the intermediate annulus because of the higher contact stress and mixed slip regime. The main wear mechanism of MC nylon samples was adhesive wear and abrasive wear. Plastic deformation of asperities was the character in the central zone. Slight adhesive wear was the main wear mechanism in the peripheral annulus.     

碳纤维增强尼龙1010复合材料的摩擦磨损性能及磨损机理研究

以注塑成型法制备了尼龙1010及碳纤维(CF)增强尼龙1010复合材料，研究了CF含量和载荷对材料摩擦学性能和磨损机制的影响。结果表明，CF的加入可显著改善尼龙的摩擦学性能，以体积分数为20％的CF增强尼龙1010复合材料的耐磨性能最好。较低的CF含量下复合材料磨损表面主要受到对偶钢环上微凸峰的切削和犁沟作用，较高载荷时发生了热疲劳剥层磨损；随着CF含量增加，复合材料表面在较高载荷时产生明显疲劳断裂，并使对偶钢环产生较剧烈磨损。     

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.     

玻璃微珠填充改性含油铸型尼龙的摩擦学和热性能

以玻璃微珠为填料制备了玻璃微珠填充改性含油铸型尼龙复合材料,研究了复合材料的摩擦争性能和热性能。结果表明：加入玻璃微珠的复合材料的摩擦因数降低,耐磨性提高,其磨损行为主要是粘着磨损和磨粒磨损;该复合材料的热变形温度有所降低,但线膨胀系数减小。     

氧化物/尼龙1010复合材料滚动疲劳行为研究

以我国自主研制的尼龙1010为基体，氧化铁（Fe3O4）和氧化铜（CuO）为增强剂，进行氧化物／尼龙复合材料的滚动疲劳实验，研究氧化物／尼龙复合材料的滚动疲劳机制。通过实验发现周期性应力导致在材料临界深处形成显微裂纹和显微空穴成核，裂纹扩展导致形成片晶形磨屑，显微裂纹和显微空穴成核是剥层磨损的主要因素。氧化物颗粒割裂了尼龙1010的基体，在接触应力和摩擦热的复合作用下，表面金属氧化物颗粒由于复合材料表面界面疲劳开裂而剥落，形成表面疲劳。30％CuO／尼龙1010复合材料的抗滚动疲劳磨损性能最好，疲劳磨损量只有尼龙的70％左右；10％Fe3O4／尼龙1010复合材料耐磨性能最差，滚动疲劳磨损量是尼龙的2．4倍。