聚四氟乙烯及其石墨和MoS2填充复合材料的摩擦学性能研究

利用往复式摩擦磨损试验机,对聚四氟乙烯(PTFE)及石墨和MoS2填充的PTFE复合材料的摩擦磨损性能进行了测定,并利用光学显微镜对PTFE复合材料的摩擦磨损表面进行了观察。结果表明,一方面,石墨和MoS2起到了润滑作用,另一方面,石墨和MoS2阻止了PTFE带状大面积破坏,因而使得PTFE的摩擦系数降低,耐磨性提高。     

纳米Si3N4及其与石墨、MoS2混合填充PTFE摩擦磨损性能研究

用M-2000型摩擦磨损试验机对纳米Si3N4及其与石墨、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,用洛氏硬度仪对其进行了测量,用扫描电子显微镜对磨损表面进行了观察.结果表明:纳米Si3N4的加入能提高PTFE复合材料的硬度和耐磨性,纳米Si3N4与MoS2混合填充会使PTFE复合材料的耐磨性能提高更多,特别是在载荷增大时其耐磨效果更好.纳米Si3N4能阻止PTFE复合材料中磨损微裂纹的产生,在纳米Si3N4的富聚区,磨损微裂纹较少,在纳米Si3N4的贫聚区,磨损的微裂纹较多.纳米Si3N4填充PTFE复合材料的摩擦系数比纯PTFE大,且随着载荷增加有所减小,石墨的加入可降低PTFE的摩擦系数.     

金属硫化物及石墨填充PTFE 复合材料的摩擦磨损性能研究

利用MHK-500 型环-块磨损试验机, 对MoS₂、CuS、PbS 及石墨(添加量均为30 vo l% )填充的聚四氟乙烯(PTFE) 复合材料在干摩擦条件下与GCr15 轴承钢对摩时的摩擦磨损性能进行了较为系统的研究, 并利用扫描电子显微镜(SEM ) 和光学显微镜对PTFE 复合材料的磨屑和摩擦磨损表面进行了观察。结果表明, 添加石墨降低了PTFE 的摩擦系数, 而添加MoS₂、CuS 及PbS则增大了PTFE 的摩擦系数; 同时, 添加MoS₂、CuS、PbS 及石墨均可将PTFE 的磨损量降低2 个数量级, 其中以PbS 的减磨效果为最好, 而MoS₂ 的减磨效果则最差。      

纳米SiC与石墨填充PTFE复合材料的摩擦磨损性能

考察了不同含量的纳米SiC对石墨/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分析了磨损表面,并探讨了其磨损机理。结果表明:纳米SiC与石墨能够很好地协同增强聚四氟乙烯,纳米SiC的加入大大提高了复合材料的承载能力,石墨的加入减少了纳米SiC与对偶面的摩擦系数,从而降低了纳米SiC的脱落趋势,提高了复合材料的耐磨性。当纳米SiC含量为5%时,5%石墨/PTFE复合材料表现出最佳的耐磨性,具有一定的应用价值。     

PTFE复合材料的摩擦学性能及力学性能

利用MM-200型磨损试验机,对不同填料填充PTFE复合材料的摩擦磨损性能进行了研究,并探讨了淬火处理对PTFE复合材料摩擦学性能及力学性能的影响.研究发现,几乎所有填料均可大大降低PTFE复合材料的磨损,但其对PTFE复合材料性能的影响差别较大.聚苯脂填充PTFE复合材料虽然具有良好的摩擦磨损性能,但是其拉伸强度较小.PI增大了PTFE复合材料的摩擦系数,随着PI含量的增加,PTFE复合材料的拉伸强度增大,而其伸长率则减小.CdO填充PTFE复合材料虽具有良好的摩擦性能,但其伸长率较大.淬火处理使PTFE复合材料的结晶度下降,从而导致PTFE复合材料的硬度减小、耐磨性变差.     

不同纳米材料与石墨混合填充PTFE复合材料摩擦磨损性能

利用MM-200型磨损试验机考察了载荷对纳米SiO₂、TiO₂、Al₂O₃与石墨混合填充PTFE复合材料摩擦磨损性能的影响,采用扫描电子显微镜观察分析磨损表面形貌及磨损机理。结果表明,纳米材料及其与石墨混合都可以不同程度地提高PTFE的耐磨性,而它们对PTFE耐磨性的提高程度各不相同,其中以纳米SiO₂-石墨填充PTFE复合材料的磨损质量损失最小,纳米Al₂O₃-石墨填充PTFE复合材料的磨损质量损失较大;填充PTFE复合材料同钢对磨时的摩擦系数表现出不同的性能,纳米SiO₂-石墨填充PTFE的摩擦系数与纯PTFE相差不大。     

三种碳纳米材料改性PTFE复合材料摩擦磨损特性

对3种碳纳米材料(碳纳米管、纳米石墨及碳黑)/PTFE(聚四氟乙烯)复合材料进行了摩擦磨损性能研究,对磨损表面进行了分析。结果表明:3种碳纳米材料均可改善PTFE复合材料耐磨性,以纳米碳黑改善效果较好,其最佳添加含量为7%。纳米石墨可减小PTFE复合材料摩擦系数,碳纳米管和纳米碳黑会增大PTFE复合材料摩擦系数,且含量越高,复合材料摩擦系数增幅越大。无定形纳米碳黑对PTFE耐磨性的改善效果较好,其表面为轻微粘着磨损;结晶型纳米石墨和碳纳米管与PTFE相容性差,其表面为严重粘着磨损。     

纳米Si3N4与石墨混合填充PTFE复合材料的性能

采用模压成型法制备了纳米Si3N4及其与石墨(Gr)混合填充的聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,研究了不同质量分数的纳米Si3N4及其与石墨混合对PTFE复合材料力学与摩擦磨损性能的影响,利用扫描电子显微镜(SEM)观察了复合材料拉伸断口的微观结构,探讨了其增强机理.结果表明,纳米Si3N4/石墨混杂填料使PTFE复合材料的硬度、拉伸性能、冲击强度和耐磨性能均比单纯Si3N4填充的有所提高,其中7%Si3N4与5%石墨混杂填充的PTFE复合材料有较好的综合性能.微观分析表明,纳米Si3N4与石墨在PTFE基体中分散性较好,Si3N4与石墨具有较好的协同作用.     

稀土处理玻璃纤维填充PTFE复合材料的滑动磨损性能

研究了不同玻璃纤维表面处理对PTFE复合材料在干摩擦条件下滑动磨损性能的影响,并借助扫描电子显微镜(SEM)分析了磨损机理。结果表明:在干摩擦条件下,经表面处理玻璃纤维填充的PTFE复合材料的摩擦系数和摩擦表面温度比未经处理玻璃纤维填充的PTFE复合材料的低,且减磨性能优于未经处理的;而稀土处理玻璃纤维填充的PTFE复合材料的摩擦系数和摩擦表面温度最低,减磨性能最好;未经处理玻璃纤维填充的PTFE复合材料和偶联剂处理玻璃纤维填充的PTFE复合材料都发生了剧烈的粘着转移;偶联剂与稀土处理玻璃纤维填充的PTFE复合材料的磨损机理主要是明显的磨粒磨损;稀土处理玻璃纤维填充PTFE复合材料的磨损形式主要是粘着转移和轻微的磨粒磨损。     

PTFE 复合材料力学与摩擦性能的研究

论述了不同混合工艺、不同填充组分对聚四氟乙烯(PTFE) 力学性能、摩擦磨损性能的影响。结果表明,不同的混合方式对PTPE 复合材料的综合性能有较大的影响, 碳纤维组分的加入量以及碳纤维长度的改变对PTPE 的性能也有较为明显的作用。其中, 长度为0. 1nm 的碳纤维加入到PTFE 中后, 对PTFE 耐磨耗性能的提高较为显著。      

莫来石与碳纤维协同填充的聚四氟乙烯基复合材料及其摩擦学性能

为了提高聚四氟乙烯（PTFE）的摩擦学性能,采用机械混匀、带温预压及烧结等工艺制备了莫来石和碳纤维填充的PTFE基复合材料,并通过FTIR、XRD、万能材料试验机、洛氏硬度计、DSC及热机械分析分别表征了PTFE基复合材料的显微结构、力学性能和热学性能;然后,使用MRH-3 型高速环块磨损试验机测定了复合材料的摩擦系数和磨损率,通过自制的硅油砂浆磨损装置测定了复合材料在不同温度下的耐砂浆磨损性能;最后,借助3D测量激光显微镜研究了复合材料摩擦面形貌,并分析了摩擦磨损机制。结果表明:莫来石和碳纤维在PTFE体系中起到填充增强作用,20wt%莫来石-10wt%碳纤维/PTFE复合材料的弹性模量由364 MPa增加至874 MPa;20wt%莫来石-10wt%碳纤维/PTFE复合材料的干摩擦系数较大,但其磨损率与纯PTFE相比降低了3个数量级以上,且此复合材料在水摩擦条件下仍能保持较好的摩擦系数和磨损率,摩擦系数为0.157,磨损率为7.40×10-6 mm3·N-1·m-1;此外,20wt%莫来石-10wt%碳纤维/PTFE复合材料在较高温度下仍能表现出良好的耐砂浆磨损性能。所得结论表明改性得到的PTFE 基复合材料的摩擦学性能显著提高,复合材料可用于有杆抽油井防偏磨。      

Influence of lubricant filling on the dry sliding wear behaviors of hybrid PTFE/Nomex fabric composite

To improve the antiwear property and load carrying capacity of hybrid PTFE/Nomex fabric/phenolic composites, graphene and graphene oxide (GO) had been synthesized and were employed as fillers, together with graphite. Sliding wear tests show that the wear rates of filler-reinforced PTFE/Nomex fabric composites were reduced greatly when compared to unfilled fabric composite. Besides, it was found that the 2 wt% GO filled PTFE/Nomex fabric composites exhibited the optimal tribological properties. It was proposed that the self-lubrication of GO, the favorable interface stability of the composite, and the uniform transfer film on the counterpart pin contributed together to the reinforced tribological property of GO filled PTFE/Nomex fabric composite. We also investigated the influence of filler content, applied load, sliding speed, and tensile and bonding strength on the tribological properties of PTFE/Nomex fabric composites.     

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。     

石墨/聚四氟乙烯/玻璃纤维改性PA6的力学和摩擦磨损性能

采用石墨(Gr)、聚四氟乙烯(PTFE)和玻璃纤维(GF)改性聚酰胺6(PA6),以提高PA6的摩擦磨损性能和力学性能。重点研究了填料组合、配比、载荷和转速对复合材料摩擦磨损性能的影响,通过磨损表面形貌分析探讨了摩擦磨损机理。结果表明:Gr/PTFE/GF混杂改性PA6能明显降低摩擦系数并提高耐磨性,PA6/Gr/PTFE/GF质量比为70/5/10/15时摩擦系数和磨损率最低,且在高转速(40N,1500r/min)下摩擦磨损性能更好,摩擦系数为0.08,比PA6降低了27%,磨损率为5.5×10~(-6) mm~3/(N·m),比PA6降低了1个数量级,且该复合材料的拉伸强度、冲击强度、储能模量和损耗模量都高于PA6。     

芳砜纶增强聚四氟乙烯复合材料的耐热性能及摩擦磨损性能

文中对芳砜纶(PSAf)增强聚四氟乙烯(PTFE)复合材料的耐热性能和摩擦磨损性能进行研究。研究结果表明:PSAf/PTFE复合材料的长期使用温度均高于250℃,且当芳砜纶含量较少时,材料的热稳定性与PTFE相当;芳砜纶的引入对材料玻璃化转变温度的影响不大,但能显著提高材料的高温力学性能;另一方面,PSAf/PTFE复合材料的摩擦系数与PTFE相当,其磨损量随着纤维含量或纤维长度的提高而明显降低,当纤维质量分数为20%时,复合材料磨损量相比于纯PTFE降低了近19倍。扫描电镜分析表明,材料的耐磨机理主要基于芳砜纶对基体的增强,降低基体的磨损,提高复合材料的耐磨性能。     

纤维及晶须增强PTFE复合材料的摩擦磨损性能研究

利用MHK－500型环－块磨损试验机,对炭纤维,玻璃纤维及钛酸钾（K2Ti6O13)晶须增强聚四氟乙烯（PTFE）复合材料在干摩擦条件下与GCr15轴承钢对磨时的摩擦学性能进行了较为系统的研究,并利用扫描电子显微镜（SEM）和光学显微镜对其磨屑和摩擦表面进行了观察。结果表明,炭纤维,玻璃纤维及K2Ti6O13晶须虽增大了PTFE的摩擦系数,但均可将PTFE的磨损量降低2个数量级,其中玻璃纤维的减磨效果最好,K2TiO13晶须的减磨效果最差,由于K2TiO13晶须的承载能力较差,致使K2Ti6O13晶须增强PTFE复合材料的磨损表面发生了明显的挤压变形,因而该复合材料具有较高的摩擦和磨损。     

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.     

Friction and wear of epoxy/TiO2 nanocomposites: Influence of additional short carbon fibers, Aramid and PTFE particles

An epoxy-based nanocomposite containing graphite powder (7 vol%) and nano-scale TiO₂ (4 vol%) was developed for tribological evaluation. A series of composites containing additional fillers such as short carbon fibers (SCF), Aramid and polytetrafluoroethylene (PTFE) particles was developed and evaluated in adhesive and low amplitude oscillating wear modes. The incorporation of SCF and Aramid particles resulted in a remarkable improvement in the sliding wear resistance. However, SCF impaired the low amplitude oscillating wear resistance. The further addition of PTFE to the SCF filled nanocomposites reduced the friction and wear under both wear conditions. However, an adverse effect of PTFE was found for the Aramid particles filled nanocomposites. Under sliding conditions, the lowest wear rate and coefficient of friction showed the 2–4 vol% PTFE filled SCF nanocomposite. Aramid particles containing nanocomposites (without PTFE) exhibited the best wear and friction behavior under low amplitude oscillating wear conditions among the selected composites. The wear mechanisms were studied by scanning electron microscopy.     

空心微珠-碳纤维共混改性聚酰亚胺复合材料的摩擦学性能

通过模压成型制备了碳纤维与空心微珠共混改性的聚酰亚胺复合材料, 采用MRH-3型摩擦磨损试验机研究了空心微珠含量、滑动速度及载荷对复合材料摩擦学性能的影响, 并对其磨损形貌及机制进行了分析。结果表明: 空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺复合材料摩擦学性能优于其单独填充的聚酰亚胺基复合材料; 空心微珠含量对共混改性的复合材料摩擦系数影响不大, 但其磨损率随着空心微珠含量的增加先减小后增大; 15%空心微珠-10%碳纤维(质量分数)共混增强的复合材料的减摩耐磨性能最佳; 随着滑动速度提高, 空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺复合材料的摩擦系数下降, 磨损率增大; 空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺复合材料摩擦系数随着载荷增加先下降后上升, 而磨损率则随着载荷增加而增大; 空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺的主要磨损机制在较低载荷时为磨粒磨损, 在较高载荷时为粘着磨损和磨粒磨损。