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。     

聚合物填充聚四氟乙烯复合材料的摩擦磨损性能

采用机械共混-冷压成型-烧结的工艺制备了PEEK、PPS填充PTFE基粘弹．摩擦型阻尼材料,用环-块式磨损试验机研究了在干摩擦条件下的摩擦磨损性能;用扫描电子显微镜观察磨损表面形貌和内部组织结构。结果表明：混合填充PEEK和PPS时,2种填充物的比例对材料的摩擦因数影响不大,当二者含量相近时,摩擦因数最大;填充物对磨损性能的影响与对摩擦因数的相同;随着PEEK含量的增加和PPS含量的减少,材料的磨损方式由疲劳剥落磨损为主转变为犁削、粘着磨损;PTFE含量的增加,使得复合材料的摩擦因数减小,而磨损有所增大。综合考虑认为,PTFE与适当比例的PEEK／PPS混合填充,具有合适的摩擦因数和较好的耐磨性,能够满足特殊工况下阻尼材料的需要。     

聚四氟乙烯与蒙脱土填充聚苯硫醚复合材料的摩擦磨损性能

通过模压成型制备出聚四氟乙烯(PTFE)乖蒙脱土填充的聚苯硫醚(PPS)复合材料,研究了PTFE与蒙脱土的单独和协同作用对PPS摩擦磨损性能的影响.结果表明:单独添加PTFE能够显著降低PPS的摩擦因数和磨损率,同时填充PTFE与蒙脱土可以进一步改善PPS的摩擦学性能;PPS 15%PTFE 5%蒙脱土复合材料的比磨损率最低,为0.69×10-6 mm3/Nm,其摩擦因数也最小,约为0.15.     

水润滑条件下聚丙烯/有机改性蒙脱土纳米复合材料摩擦磨损性能研究

针对2种有机改性蒙脱土(OMMT,TJ-2型和KH-V6型),研究了熔融插层法制备的聚丙烯(PP)/OMMT纳米复合材料在水润滑条件下的摩擦磨损性能,并用扫描电子显微镜观察分析了复合材料的磨损表面.结果表明:2种PP/OMMT纳米复合材料的摩擦因数和磨损率都随OMMT含量的增加先减小后增加.当TJ-2型OMMT质量分数为1.5%时,复合材料的摩擦因数和磨损率分别为纯PP的88%和48%;当KH-V6型OMMT质量分数为2%时,复合材料的摩擦因数和磨损率分别为纯PP的92%和50%.此外,在水介质中,随OMMT填充量的增加,PP/OMMT纳米复合材料的主要磨损形式依次是磨粒磨损、粘着磨损和磨粒磨损.     

MoS2、CdO及聚全氟乙丙烯填充改性聚四氟乙烯复合材料的摩擦磨损性能

用机械共混、冷压成型自由烧结的方法制备了MoS2、CdO和聚全氟乙丙烯填充聚四氟乙烯复合材料;用MM-2000型摩擦磨损试验机测试了在干摩擦条件下该复合材料的摩擦磨损性能;用扫描电镜(SEM)对磨损试样的表面形貌进行观察和分析.结果表明:未添加聚全氟乙丙烯的复合材料其摩擦磨损性能比添加的好;当CdO的体积分数为22.5%,MoS2的体积分数为7.5%时,复合材料的摩擦因数最小,抗磨性强,复合材料的摩擦磨损性能最佳.     

纳米SiO2颗粒和玻璃微珠共混改性超高分子量聚乙烯复合材料的摩擦磨损性能

采用模压成型工艺制备了纳米SiO2颗粒和玻璃微珠共混改性的超高分子量聚乙烯复合材料;研究了相对滑动速度、载荷以及玻璃微珠含量对复合材料摩擦磨损性能的影响,并对磨损形貌和磨损机理进行了分析。结果表明:添加纳米SiO2颗粒和玻璃微珠可以提高复合材料的硬度、压缩弹性模量和摩擦磨损性能;相对滑动速度对复合材料摩擦因数和磨损率有很大的影响;载荷对复合材料的摩擦因数影响不明显,但磨损率随载荷的增加而增大;纳米SiO2颗粒和玻璃微珠混合改性后复合材料的磨损机理主要是粘着磨损和疲劳磨损。     

UHMWPE基复合材料在干摩擦和油田污水条件下的摩擦磨损性能

采用模压烧结法制备了超高分子量聚乙烯(UnMWPE)/聚苯酯(Ekonol)复合材料;采用45#钢为摩擦对偶件的往复滑动式摩擦磨损试验机,在室温下测试了Ekonol含量对UHMWPE在干摩擦和油田污水条件下的摩擦磨损性能影响,实验条件为:接触压力7.5 kN、滑动速度1.8 m/min、时间3 h;采用扫描电子显微镜观察复合材料磨损表面形貌并分析了磨损机制.结果表明:填充加%Ekonol可以显著改善UHMWPE的摩擦磨损性能.与干摩擦条件相比,在油田污水条件下,UHMWPE基复合材料摩擦因数提高不明显,但磨损率明显增大;在干摩擦条件下,纯UHMWPE的磨损机制主要为粘着和犁沟效应,UHMWPE/Ekonol复合材料的磨损机制为粘着和疲劳,而在油田污水条件下UHMWPE/Ekonol复合材料的磨损机制主要为磨粒磨损和疲劳.     

水润滑条件下聚甲基丙烯酸甲酯/有机改性蒙脱土复合材料摩擦磨损性能研究

采用2种有机改性蒙脱土(OMMT,TJ-2型和KH-V6型),研究了乳液插层法制备的2种聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/OMMT复合材料在水介质作用下的摩擦磨损性能,并用扫描电子显微镜观察分析了复合材料的磨损表面。结果表明:2种PMMA/OMMT复合材料的摩擦因数和磨损率都随OMMT含量的增加先减小后增加。当OMMT质量分数为5%时,2种复合材料的磨损率最小,约为PMMA的55%,当OMMT质量分数为4%时,2种复合材料的摩擦因数最小,约为PMMA的68%。此外,2种复合材料的磨损机制也基本相同,随着OMMT含量的增加,主要磨损形式依次是粘着磨损、磨粒磨损和疲劳磨损与磨粒磨损的混合磨损形式。     

纳米锌填充超高分子量聚乙烯复合材料微动摩擦磨损性能

利用热压烧结法制备不同含量纳米锌填充超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料,采用微动摩擦磨损试验机研究干摩擦条件下纳米锌含量对复合材料微动摩擦磨损性能的影响。利用场发射扫描电子显微对复合材料断面进行分析,采用扫描电子显微镜对材料磨损表面及钢球进行表征,探讨复合材料的磨损机制。研究结果表明:随着纳米Zn含量的增加,复合材料的摩擦因数和磨损率均表现为先降低后升高;当纳米Zn质量分数为1%时复合材料具有最低的摩擦因数和磨损率,且对偶钢球表面形成连续的转移膜;复合材料的磨损机制主要为黏着磨损和磨粒磨损。添加锌纳米颗粒,可以提高UHMWPE复合材料的微动摩擦磨损性能,当纳米锌质量分数为1%时,复合材料具有最低的摩擦因数和最优的耐磨损性能。     

纳米Fe_3O_4磁性材料填充聚四氟乙烯的摩擦磨损性能

利用机械共混、冷压成型和烧结工艺制备不同含量的磁性纳米Fe3O4填充聚四氟乙烯(PTFE)复合密封材料,采用MM-200型摩擦磨损试验机考察其在干摩擦下与45#钢对磨时的摩擦磨损性能,借助扫描电子显微镜(SEM)对磨损表面形貌进行观察并分析磨损机制。结果表明:随磁性纳米Fe3O4含量的增加,复合材料的硬度显著提高,摩擦因数呈现先增大后减小再增大的变化趋势,耐磨性能得到明显改善;当Fe3O4质量分数为15%时,复合密封材料的摩擦因数较小,体积磨损率与纯PTFE相比降低两个数量级;随着Fe3O4含量的增加,磨损机制由纯PTFE的黏着磨损转变为黏着磨损与磨粒磨损共同作用。     

基于UHMWPE/纳米ZnO复合材料的滑动摩擦磨损机制

用热压成型法制备了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纳/米ZnO复合材料,采用销盘式摩擦磨损试验机考察了载荷和相对滑动线速度对复合材料摩擦学性能的影响;采用扫描电子显微镜观察了复合材料磨损表面形貌。结果表明:在低载荷试验条件下磨损机制为粘着磨损,在高载荷试验条件下磨损机制为粘着磨损和疲劳磨损。而在一定载荷试验条件下,无论相对滑动线速度高或低,复合材料的磨损机制主要表现为粘着磨损,只是在高速情况下粘着磨损程度加大,局部还出现了表面撕裂的痕迹。     

预热处理对超高分子量聚乙烯摩擦磨损性能的影响

利用销-盘式摩擦磨损试验机考察了预热处理温度和时间对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)材料摩擦磨损性能的影响,借助扫描电子显微镜观察了试样磨损表面形貌。结果表明:通过140℃、10~15 min的预热处理工艺可以显著改善UHMWPE材料的摩擦磨损性能。随着预热处理工艺参数的改变,UHMWPE材料的磨损机制也发生不同程度的变化,开始未进行预热处理时UHMWPE材料的磨损机制主要表现为粘着磨损和疲劳磨损特征,随着预热处理温度的提高和时间的延长,其磨损机制逐渐变为粘着磨损占主导地位,最终又转变为粘着磨损和疲劳磨损相互作用,局部磨损表面呈现了严重的塑性变形特征。     

填充纳米SiO2对超高分子量聚乙烯复合材料摩擦磨损性能的影响

用热压成型法制备了纳米SiO2填充超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料,采用销-盘式摩擦磨损试验机考察了纳米粒子对复合材料摩擦磨损性能的影响,采用扫描电子显微镜观察了复合材料磨损表面形貌,并借助X射线能谱仪对试样磨损表面进行了微区分析。结果表明:纯UHMWPE磨损表面局部存在着大量的粘着变形和疲劳裂纹的特征,填充15%(质量分数)的纳米SiO2能较好地改善UHMWPE/nano-SiO2复合材料的摩擦磨损性能,其磨损表面只存在粘着撕裂现象,看不到疲劳裂纹特征。当填充纳米SiO2质量分数达到20%时,其磨损表面存在贫Si区和富Si区,同时磨损表面呈现出热裂纹迹象,复合材料的耐磨性能改善程度明显下降,并且摩擦因数出现了增大趋势。     

超高分子量聚乙烯/纳米Al2O3复合材料的磨损表面特征分析

用热压成型法制备了纳米氧化铝填充超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料,采用销盘式摩擦磨损试验机考察了纳米粒子对复合材料摩擦磨损性能的影响;采用扫描电子显微镜观察了复合材料磨损表面形貌,并借助X射线能谱仪对试样磨损表面进行了微区分析。结果表明:UHMWPE/nano-A l2O3复合材料中的纳米A l2O3粒子含量不同,其磨损表面的碳元素含量也发生不同程度的变化。填充质量分数为15%的纳米A l2O3能较好地改善UHMWPE/nano-A l2O3复合材料的摩擦磨损性能,其磨损表面出现了明显的贫A l区和富A l区,且富A l区以“岛”的形式分布在贫A l区中。     

超高分子量聚乙烯齿轮在超弹性条件下的有限元分析

超高分子量聚乙烯是一种高弹性体材料,作为齿轮材料在承受载荷时,其变形具有非线性、大应变的特点。采用超弹性的Arruda—Boyce模型来模拟超高分子量聚乙烯齿轮在工作状态下的应力分布,计算结果表明：超高分子量聚乙烯齿轮的最大应力出现在齿根部位。     

超高分子量聚乙烯的性能及在机械中的应用

超高分子量聚乙烯具有优良的物理和力学性能,其机械强度高,硬度大,摩擦系数低,尤其耐磨性能更好,能替代金属材料在机械领域中广泛应用,重点对用超高分子量聚乙烯制造的离心泵,矿山轴承的结构设计,特点及工业应用结果进行了研究,并对新的机械应用领域作了展望。     

超高分子量聚乙烯材料的边界润滑特性研究

在研究人工关节材料超高分子量聚乙烯(Ultra-high Molecular Weight Polyethylene，UHMWPE)磨损机理时，考虑了表面载荷引起的变形和应力状态，运用有限元技术，采用液-力耦合方法，分析了组织液对裂纹扩展的影响以及骨移植后接触磨损机理。结果表明：裂纹顶部区域符合线弹性断裂机理，这有助于更好地了解骨移植后接触区的磨损机理。