聚四氟乙烯填充含量对钢背超高分子量聚乙烯纤维织物复合材料摩擦学性能的影响

为改善广泛应用于船舶苛刻环境无油/脂润滑摩擦配副材料的摩擦学性能,将聚四氟乙烯（PTFE）按不同质量分数与钢背超高分子量聚乙烯纤维织物复合材料结合,研究它与45钢盘在变转速环环端面干摩擦状态下的摩擦学特性。对试验过程中摩擦因数及磨损量进行测量,利用表面轮廓仪、扫描电子显微镜与超景深显微镜对复合材料及对磨件磨损表面形貌进行了观察与分析。结果表明：所有填充PTFE的复合材料摩擦学性能均表现优异,随着PTFE含量的增加,复合材料摩擦性能变差,其中1 %（质量分数） PTFE填充复合材料综合摩擦性能最好,在试验工况下主要发生磨粒磨损,PTFE填充量较高的复合材料在高速下由于团聚及摩擦热量积聚主要经历黏着磨损与疲劳磨损。     

纳米粒子和聚四氟乙烯填充UHMWPE复合材料的摩擦磨损性能研究

以纳米氧化锌(ZnO)和纳米蒙脱土(MMT)及聚四氟乙烯(PTFE)作为复合填料,通过热压成型工艺制备了纳米ZnO-MMT及PTFE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,用扫描电子显微镜观察了复合材料磨损表面形貌。结果表明当PTFE和MMT的填充量均保持为质量分数6%,填充纳米ZnO质量分数为4%~6%时的复合材料可获得较好的摩擦磨损性能,与不含纳米ZnO的复合材料相比,其摩擦因数最低下降了11.1%,而磨损率下降了83.3%。当复合填料中纳米ZnO含量较低时,复合材料的磨损机制主要表现为不同程度的粘着磨损,但当复合填料中纳米ZnO含量较高时,复合材料的磨损机制主要表现不同程度的粘着磨损和磨粒磨损,同时其复合材料的摩擦磨损性能出现了恶化现象。     

超高分子量聚乙烯结晶度对生物摩擦学性能的影响

研究了不同结晶度对超高分子量聚乙烯力学和生物摩擦学性能的影响.将超高分子量聚乙烯加热至130 ℃并保温4 h后,分别在液氮中快速冷却和加热炉中缓慢冷却,以此来改变其结晶度.利用差示扫描量热法(DSC)测试了样品的结晶度,并研究了不同结晶度对超高分子量聚乙烯的硬度、小型冲击性能、抗划痕性能和生物摩擦学性能的影响.结果显示,在加热炉中缓慢冷却的试样获得较高的结晶度,而在液氮中快速冷却的试样则具有较低的结晶度,分别为61.9%和53.2%;较高结晶度的超高分子量聚乙烯具有较高的硬度和抗拉强度,较强的抗剪切和抗划痕性能;小牛血清润滑下的往复式摩擦磨损试验结果显示,较高结晶度的超高分子量聚乙烯的摩擦因数和磨损率较低.     

超高分子量聚乙烯的医学应用及降解研究现状

阐述了超高分子量聚乙烯在医学应用中的应用现状,介绍了国内外超高分子量聚乙烯的降解研究进展现状,揭示了降解对于超高分子量聚乙烯在医学应用中的影响,并展望了对降解的进一步研究方向。     

不同水润滑尾轴承材料摩擦磨损性能比较

水润滑尾轴承材料对其摩擦磨损性能有着较大影响,为合理选取制作轴承的材料,选择3种目前业界较为常用的水润滑轴承材料:超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、聚四氟乙烯(PTFE)、丁腈橡胶(NBR),使用CBZ-1船舶轴系摩擦磨损试验机对其在2种常见摩擦速度、不同程度比压下的摩擦磨损性能进行研究,并通过表面形貌分析比较其磨损机制。结果表明:低转速工况下UHMWPE与PTFE的水润滑性能近似,略高于NBR;高转速工况下UHMWPE的水润滑性能高于PTFE和NBR,但NBR的工作稳定性优于UHMWPE和PTFE。     

超高分子量聚乙烯异型材挤出工艺的有限元分析

设计了超高分子量聚乙烯异型材的导轨挤出流道,应用有限元软件模拟超高分子量聚乙烯熔体和聚丙烯熔体这两种聚合物熔体在同一流道内的流动规律,获得流道内部的压力场、速度场和温度场。研究表明,所设计的异型材导轨挤出流道对两种聚合物熔体压力分布的影响明显,对速度分布和温度分布的影响基本一致。最后通过试验验证了超高分子量聚乙烯异型材导轨挤出流道设计的合理性。     

采用超高分子量聚乙烯的电梯层门滑块设计

采用超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)设计了一种电梯滑块.在PLINT微动磨损试验机对UHMW-PE滑块进行了大位移摩擦磨损性能研究.结果表明:无润滑条件下,UHMW-PE滑块的摩擦因数非常小, 比橡胶的摩擦因数低一个数量级;UHMW-PE材料完全可以满足层门滑块的工作条件,并提高电梯运行的安全性能;UHMW-PE在试验中几乎不产生磨损.     

沟槽结构对水润滑超高分子量聚乙烯轴承力学性能的影响

通过pore/mechanic模版,建立不同沟槽形式下高分子量聚乙烯水润滑轴承的模型,应用有限元分析方法,分析沟槽形式对轴承应力应变及位移的影响。结果表明:沟槽形状的变化对轴承位移影响不大,但影响轴承应力及应变的分布;当沟槽的形状为圆弧形时,轴承的应力应变的变化趋势比较平缓,容易保持轴承的稳定性。     

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。     

纳米颗粒TiO2和SiO2对碳纤维/超高分子量聚乙烯复合材料力学和摩擦学性能的影响

采用UMT-5型摩擦磨损试验机和万能材料试验机考察TiO2和SiO2两种纳米颗粒对碳纤维(CF)/超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料摩擦学性能和力学性能的影响,利用扫描电镜观察复合材料断面形貌和磨痕表面形貌.结果表明:纳米TiO2和SiO2的加入可以改善碳纤维与树脂之间的界面结合强度,从而改善了 CF/UHMWP...     

模拟深海环境下超高分子量聚乙烯及其复合材料的摩擦磨损行为研究

使用自行设计的高压摩擦磨损试验机考察超高分子量聚乙烯及其碳纤维、玻璃纤维填充复合材料在模拟深海环境下的摩擦磨损性能,并研究海水静压对材料吸水率、化学稳定性以及塑化作用的影响规律。研究表明,海水静压对边界润滑段的摩擦因数影响很小,但显著增大了弹流段的摩擦因数;吸水过程增大了超高分子量聚乙烯及其复合材料在静压下的磨损率,其原因可能在于静压增大了材料的吸水率,影响了材料的化学稳定性并加速了材料的塑化;碳纤维、玻璃纤维均有助于提升超高分子量聚乙烯在海水静压下的耐磨性能,其中,碳纤维填充高分子量聚乙烯在海水静压下的耐磨性能优于玻璃纤维填充高分子量聚乙烯,其磨损率基本不受海水静压影响。     

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.     

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。     

UHMWPE/HA复合关节材料的生物摩擦学研究

采用热压成型工艺制备了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)/羟基磷灰石(HA)复合关节材料,利用人工髋关节模拟磨损试验系统(MTS),研究了该类复合材料与CoCrMo合金组合关节在人血浆润滑条件下的摩擦磨损性能。实验结果表明,添加HA能有效提高UHMWPE关节材料的表面硬度,降低其磨损率。人血浆润滑条件下,UHMWPE及其复合材料的磨损机制主要表现为研磨磨损和疲劳磨损,磨损颗粒尺寸随HA粉体添加量的增加而增大。     

聚丙烯、炭黑和碳纤维共混填充超高分子量聚乙烯复合材料的力学和摩擦磨损性能

采用模压成型的方式制备超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料,通过AG-1型电子万能实验机和MM-200型摩擦磨损试验机分别研究填料对复合材料力学性能和摩擦磨损性能的影响,采用光学显微镜分析复合材料磨损表面的形貌。结果表明:聚丙烯(PP)和无机填料炭黑(CB)或CB与碳纤维(CF)混杂填料的加入使UHMWPE复合材料的拉伸强度降低,弯曲模量和硬度增加,其中UHMWPE/PP/CB/CF复合材料的弯曲模量和硬度增幅大于UHM-WPE/PP/CB复合材料。填料的加入可改善UHMWPE复合材料的摩擦磨损性能,当填料的质量分数为5%时,UHMWPE复合材料的摩擦磨损性能最好,且UHMWPE/PP/CB/CF复合材料的耐磨性能优于UHMWPE/PP/CB复合材料。与UHM-WPE相比,UHMWPE/PP/CB/CF复合材料的摩擦因数和磨痕宽度分别下降了10%和44%,UHMWPE/PP/CB复合材料则分别下降了12%和42%。光学显微镜观察表明填料的加入大大改善了UHMWPE的磨粒磨损,复合材料表面以较浅的犁沟磨损为主要特征。     

试验参数对人工滑液边界润滑条件下超高分子量聚乙烯/Ti6Al4V往复摩擦磨损行为的影响

采用自行研制的往复摩擦磨损试验机,在法向载荷50 N、往复频率1 Hz、摩擦副接触形式为圆环外圆周/平面、初始线接触长度为6 mm、相对湿度为80%的试验条件下,研究了钛合金表面粗糙度、试验环境温度、试验延续时间、滑液成分等试验参数对UHMWPE/Ti6A14V摩擦副的往复摩擦磨损行为的影响.结果表明,这些试验参数均显著影响UHMWPE/Ti6A14V摩擦副的往复摩擦磨损行为;在环境温度20℃、25%小牛血清去离子水溶液边界润滑、180 min往复摩擦磨损试验条件下,当钛合金表面粗糙度由Ra0.04 μm增加至Ra0.06μm时,摩擦副的平均摩擦因数由0.033增加至0.096,UHMWPE试样磨损量由0.131 mm3,增加至0.149 mm3;在钛合金表面粗糙度为Ra0.06μm、25%小牛血清去离子水溶液边界润滑、180 min往复摩擦磨损试验条件下,当试验环境温度由10℃上升至37℃时,摩擦副的平均摩擦因数由0.135减少至0.077,UHMWPE试样磨损量由0.188 mm3减少至0.134 mm3.     

γ射线辐照对超高分子量聚乙烯性能的影响

分别对剂量为120,250,500 kGy辐照交联和普通未处理的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)4种样品进行划痕性能、接触角、表面硬度、蠕变性能和结晶度等测试,并在UMT-Ⅱ多功能摩擦试验机上考察不同辐照剂量下交联UHMWPE的摩擦磨损性能。结果表明:UHMWPE样品的稳定划痕系数在0.35~0.5之间;随着辐照剂量的增加,接触角减小,润湿性能改善;辐照后UHMWPE的球压硬度比未处理的高,其中500 kGy辐照剂量的样品是未处理的1.45倍;辐照后UHMWPE的抗蠕变性能好,结晶度比未处理的高;辐照后UHMWPE的磨损率比未处理的小,其中辐照剂量为120 kGy处理后的UHMWPE磨损率最小。     

金属表面超高分子量聚乙烯涂层的制备

通过铸造方法在金属表面形成“拉钩”结构,再采用模压成型,在金属表面制备了超高分子量聚乙烯涂层,对涂层性能进行了研究。结果表明：“拉钩”结构提高了基体与涂层的结合力;预压(6MPa)→烧结(200～210℃×3．5h)→加压(8MPa)→保压→冷却→出模的模压成型工艺可在金属表面制备出超高分子量聚乙烯涂层,且涂层具有良好的耐磨性及导热性。     

固体充填液压支架压实机构的演变

固体充填液压支架后部的压实机构直接影响着充料量和充填料的密实程度。文中对近几年固体充填液压支架后部压实机构的演变进行分析,以期优化以后的压实机构设计,提高充填效率和效果,使其更好地在固体充填液压支架上推广应用。     

用考虑了粘弹性的有限元法对塑料齿轮进行计算分析

使用ABAQUS有限元软件,考虑了塑料的粘弹性,对超高分子量聚乙烯齿轮进行了计算分析。计算了超高分子量聚乙烯齿轮齿根应力、应变随时间的变化关系以及与其配对的钢齿轮的齿根应力、应变与时间变化关系等。