聚醚醚酮及其复合材料摩擦学研究近况

近年来 ,国内外的摩擦学研究者对聚醚醚酮 (PEEK)及其复合材料的摩擦学行为进行了广泛的研究 ,目的是在保持 PEEK其它优越性能的基础上 ,使其减摩和抗磨性能有所提高 ,以扩展这一新型工程塑料的应用领域。本文对 PEEK及其复合材料的摩擦学研究近况进行了综述。     

聚醚醚酮复合材料的摩擦学研究

采用模压方法制备了多元PEEK耐磨汽车材料。用环-块磨损实验机对复合材料进行了磨损试验,用SEM方法对复合材料的磨损表面进行了观察和分析,并利用DSC、FT-IR和SEM分析方法对复合材料的磨屑进行了研究,在上述基础上进行了复合材料的磨损机理探讨。结果表明,与PEEK相比,PEEK复合材料具有优良的摩擦学性能;PEEK复合材料磨屑的熔点比相应模压材料有所降低,且磨屑的熔限比相应的模压材料有所加宽;随着Ekonol含量的增加,复合材料的磨损机理发生了由粘着磨损为主向疲劳磨损为主的转变。     

聚醚醚酮摩擦学性能改性及其应用研究进展

本文综述了聚醚醚酮(Polyetheretherketone,PEEK)的特性及其应用,重点探讨了PEEK复合改性中的无机填料填充、纤维增强、聚合物共混及表面改性四个方面对PEEK复合材料性能的影响,简述了PEEK复合材料在航空航天领域、汽车工业及涂料工业中的应用研究进展,并指出PEEK改性过程中纳米材料的团聚以及无机有机物的相容性仍是目前亟待解决的重要问题,寻求更多的增强体和简便复合工艺以实现材料更优性价比是今后的研究重点。     

聚醚醚酮及其复合材料的摩擦学研究进展

评述了聚醚醚酮（PEEK）及其复合材料的摩擦磨损性能，在滑动过程中形成的摩擦转移膜以及磨屑的研究，总结了聚合物基复合材料摩擦学研究的一般方法及规律，介绍了关于用PEEK复合材料制造的轴承，齿轮等进行的摩擦学研究，以及等离子体表面处理和颗粒增强对PEEK及其复合材料摩擦学性能的影响。     

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。     

滑动方式下辐射交联超高分子量聚乙烯的生物摩擦学研究

采用热压固化成型法制得了尺寸范围在9～50μm、密度为0.9413g/cm3、相对分子量为6×106的粉末状超高分子量聚乙烯(UHMWPE)颗粒;并用γ射线平面静止辐照方法,分别用120kGy、250kGy和500kGy剂量辐照样品,辐照剂量率为5kGy/h.采用UMT-Ⅱ多功能摩擦试验机考察了不同辐射剂量下交联UHMWPE的生物摩擦学性能,采用电子扫描电镜(SEM)分析了磨损表面形貌并讨论了其磨损机理.结果表明,辐射剂量为120kGy的UHMWPE磨损率最小,随着辐射剂量的增加,摩擦系数逐渐增大,辐射交联后UHMWPE的摩擦磨损性能均优越于未辐射UHMWPE的摩擦磨损性能.     

UHMWPE-SiC生物摩擦学的特性及机理

为了探索超高分子量聚乙烯（UHMWPE）与碳化硅（SiC）陶瓷组合作为人工关节置换材料的可能性,利用Falex摩擦磨损实验机测定了37℃下UHMWPE与SiC陶瓷摩擦副在血浆润滑条件下的生物摩擦学性能．结果表明,UHMWPE－SiC摩擦副的摩擦系数为0.05;UHMWPE的磨损系数＜8．45×10^-10mm³／N.m．表面轮廓仪对磨损前后SiC陶瓷表面进行测试,未发现明显变化,说明SiC陶瓷磨损甚微．根据XPS分析结果;提出了生物摩擦磨损机理．     

UHMWPE-SiAlON陶瓷摩擦副的生物摩擦学特性及机理的研究

为了探索ＳｉＡｌＯＮ陶瓷与超高分子量聚乙烯（ＵＮＭＷ－ＰＥ）组合作为人工关节置换材料的可能性,利用Ｆａｌｅｘ摩擦磨损实验机测定了ＳｉＡｌＯＮ陶瓷与ＵＨＭＷＰＥ在３７℃、血浆润滑条件下的生物摩擦学性能。同时,在扫描电镜下观察了摩擦副表面形貌。实验结果表明ＵＨＭＷＰＥ－ＳｉＡｌＯＮ陶瓷摩擦副的摩擦系数为０．０６,ＵＨＭＷＰＥ的磨损系数小于８．４５×１０－１０ｍｍ３／（Ｎ·ｍ）。表面轮廓仪对摩擦磨损前后ＳｉＡｌＯＮ陶瓷表面测试,未发现明显变化,说明陶瓷磨损甚微。根据ＸＰＳ分析结果,提出了生物摩擦磨损机理。     

耐温聚合物基复合材料的摩擦学性能与磨损机理研究进展

本文综述了耐温聚合物基复合材料的种类、摩擦学性能和磨损机理。分析了聚合物基复合材料摩擦擦学性能和磨损机理现状与进展,从而指导耐温耐磨聚合物基复合材料的研究、开发应用。     

铁基合金真空摩擦学研究进展

总结了铁基合金真空摩擦学实验研究结果,综述了铁基合金真空摩擦学研究进展,阐明了铁基合金真空摩擦学进一步的研究方向.结果表明,基底气氛、真空度、载荷和滑动速度是影响铁基合金真空摩擦学行为的主要因素.铁基合金在真空中的摩擦系数较空气中普遍降低,在真空中摩擦系数的波动较空气中普遍减小,存在临界真空度,在此真空度下铁基合金呈现轻微磨损特征.     

羟基磷灰石的表面改性对羟基磷灰石/聚醚醚酮复合材料力学和摩擦性能的影响

采用共沉淀法制备纳米羟基磷灰石（HA）,并用硅烷偶联剂KH560对其进行表面改性;然后,以聚醚醚酮（PEEK）为基体,通过热压成型工艺制备原始HA/PEEK与改性HA/PEEK复合材料。考察两种HA的引入对复合材料结构、力学性能和摩擦性能的影响。利用XRD、FTIR、FESEM、拉伸测试、DMA和摩擦测试对两种HA/PEEK复合材料的结构和性能进行了表征。结果表明：HA表面引入了硅烷偶联剂KH560;改性前后HA的晶型结构没有明显改变;两种HA对PEEK基体的结晶结构也没有产生影响;改性HA在PEEK基体中分散均匀;与纯PEEK相比,10wt%改性HA/PEEK复合材料的储能模量增加了55.56%,玻璃化温度增加了3.6℃,磨痕深度降低了31.1%,有效改善了复合材料的热力学性能和摩擦性能;改性HA/PEEK拉伸强度为68.33 MPa,能够满足人骨的强度要求。     

聚醚醚酮及其改性的人工关节材料的摩擦磨损性能研究进展

聚醚醚酮(Polyetheretherketone,PEEK)优异的耐磨损性能为研发新一代高寿命人工关节提供了新希望。分别综述了采用常规摩擦学方法对纯PEEK、碳纤维增强PEEK、颗粒填充PEEK、等离子改性PEEK等作为人工关节材料,和采用模拟试验机方法对PEEK在人工髋关节、人工膝关节等假体关节面发挥耐磨损性能的应用和研究进展,最后展望了PEEK及其改性的人工关节材料摩擦磨损性能研究的发展趋势。     

添加剂对羰基铁磁流变液的摩擦磨损特性的影响

采用四球摩擦磨损试验机考察了羰基铁磁流变液中添加剂对摩擦曲线、摩擦系数、磨斑直径、最大无卡咬负荷岛和烧结负荷如的影响，用扫描电子显微镜观察了磨痕表面形貌。结果表明，SiO2或粘土等触变剂使磁流变液的润滑性能降低。通过添加有机钼等固体润滑荆可以提高磁流变液的润滑性能，但随着负荷的增大，含各类添加剂的磁流变液的摩擦系数和磨斑直径趋于一致。磁流变液的磨粒磨损的机理主要为微观切削，表现为沟犁效应。羰基铁磁流变液的边界润滑性能主要取决于基础油的特性．     

磺化聚醚醚酮与聚砜共混膜导电与传质特性研究

以磺化聚醚醚酮(SPEEK)和聚砜(PSF)为原材料，N，N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂，采用溶液共混方法，制备了一系列不同组成的SPEEK与PSF共混膜．研究发现，随PSF含量的增加共混膜的相分离行为加剧，电导率有一定下降，但阻醇性能得到提高．     

冷热循环处理对钛基非晶合金摩擦学性能的影响EI北大核心CSCD

钛合金的耐磨性较差,在钛合金活动部件表面制备钛基非晶合金涂层是一种保持钛合金优势又提升其耐磨性的选择。采用X射线衍射仪、差示扫描量热仪、SEM、摩擦磨损试验机,对冷热循环处理前后钛基块体非晶合金的组织结构与摩擦行为进行比较研究。结果表明:经过冷热循环处理后的钛基块体非晶合金仍然保持着完全非晶态,弛豫焓提升11%。冷热循环处理后钛基非晶合金的平均纳米硬度从6.84 GPa降低到6.59 GPa,平均弹性模量从118.70 GPa降低到103.43 GPa,但硬度与弹性模量的比值增大。冷热循环处理后,钛基块体非晶合金在5 N和10 N的载荷下磨损率减小了约10%。与TC4合金相比,其在5 N和10 N载荷下的磨损率分别减小了20%和50%。TC4合金由于硬度较低,呈现较为严重的黏着磨损。冷热循环处理后,钛基非晶合金的磨损机制从铸态的磨粒磨损为主向磨粒磨损、黏着磨损和氧化磨损共同作用转变,且随着载荷的增大,黏着磨损减轻,磨粒磨损占据主导。因此,冷热循环处理是提升钛基块体非晶合金摩擦学性能的一种有效方法。     

Structure and tribological property of B2-based approximants

The present paper is concerned with a special group of approximants with B2 superstructures. In the first part, recent work on structural features of the B2 superstructure approximants is summarized. Experimental results obtained in Al-Cu-Mn and Al-Cu systems are presented, where a series of B2-based approximants are observed. These phases all have similar valence electron concentrations, in full support of thee/a-constant definition of approximants. Special emphasis is laid on the chemical twinning modes of the B2 basic structure in relation to the Al-Cu approximants. It is revealed that the B2 twinning mode responsible for the formation of local pentagonal atomic arrangements is of 180°/[111] type. This is also the origin of 5-fold twinning of the B2 phase on quasicrystal surfaces. Crystallographic features of phases B2, τ2, τ3,γ, and other newly discovered phases are also discussed. In all these phases, local pentagonal configurations are revealed. In the second part, dry tribological properties of some AlCuFe samples containing the B2-type phases are presented. The results indicated that the B2 phase having their valence ratio near that of the quasicrystal possesses low friction coefficient under various loads, comparable with the annealed quasicrystalline ingot. Such a result indicates that the B2-type phase withe/a near that of quasicrystal is indeed an approximant, which is in full support of the valence electron criterion for approximants.     

聚氨酯软骨-骨双层复合材料的构建及性能研究

关节软骨损伤是临床上的常见病,由于其组织再生能力差,可能导致骨性关节炎的发生,因此,研究开发骨-软骨移植替代材料非常重要。目的就是设计一体化软骨-骨双层复合材料,以解决软骨与骨的整合问题。该双层复合体上层软骨材料为聚氨酯,软骨下骨为羟基磷灰石/聚氨酯复合支架材料,两层结构中引用了同一种材料——聚氨酯,将双层结构有机黏合在一起,使黏合更牢固。下层多孔HA/PU复合支架材料的孔与孔之间相互贯通,孔隙率约为83%,孔径范围分布在200～600μm。体外细胞相容性实验表明,该一体化双层复合材料为细胞的黏附、增殖以及生存活力的维持提供了有利环境。上述结果表明该双层复合材料有望用于软骨组织工程修复。     

纳米润滑添加剂的润滑自修复效应

采用湿式机械化学法制备纳米铜并对其进行二次化学修饰，使其稳定地分散在基础油中；获得了自修复纳米润滑添加剂NT1。用透射电镜观察了纳米铜的表面形貌；用XP销-盘试验机考察了NT1的摩擦学性能。试验结果表明：自修复纳米润滑添加剂具有良好的分散稳定性、抗磨性和自修复性。     

纳米结构TiN薄膜的制备及其摩擦学性能

在室温条件下,用磁过滤等离子体装置在单晶硅基底上制备了纳米结构TiN薄膜分析了薄膜的表面形貌、晶体结构,测量了TiN薄膜的硬度,研究了基底偏压对薄膜结构性能的影响.结果表明,用此方法制备的TiN薄膜表面平整光滑,颗粒尺寸为50～80 nm;随着基底偏压的增大薄膜发生(111)面的择优取向随着偏压的提高,薄膜的颗粒度稍有增大,摩擦系数增大,偏压提高,晶面在较密排的(111)面有强烈的择优取向,硬度也有所增大.在其它条件相同的情况下载荷越大,摩擦系数越大.不起用磁过滤等离子体法制备的纳米结构TiN薄膜具有较低的摩擦系数(0.14～0.25).     

四类关节软骨修复材料的摩擦学性能对比研究

分别在生理盐水和代血浆润滑条件下对聚氨醋(PU),聚酰胺(PA66 )、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)和聚乙烯醇(PVA)水凝胶作为人工关节软骨的摩擦学性能进行了研究,与猪关节软骨进行对比,并用SEM观察样品磨痕表面微观形貌,分析其摩擦机理.结果显示,材料的平均摩擦系数都很小,但都高于天然猪关节软骨(POAC)的摩擦系...