PTFE/Al2O3纳米复合材料的摩擦磨损性能研究

利用MM—200型摩擦磨损试验机研究了PTFE／Al2O3纳米复合材料的摩擦磨损性能，并采用扫描电子显微镜观察、分析了试样磨屑形状及磨损机理。结果表明，经表面处理的纳米Al2O3能明显提高PTFE的耐磨损性并改变其磨屑形成机理；当表面处理纳米Al2O3含量为3％时，PTFE纳米复合材料的磨损量最小，但在试验范围内，表面处理纳米Al2O3含量变化对PTFE纳米复合材料的耐磨损性影响不大，而PTFE纳米复合材料的摩擦系数则随表面处理纳米Al2O3含量增加而略有增大，导致PTFE磨损的机理主要是粘着磨损。     

表面处理纳米Al2O3填充PTFE复合材料的磨粒磨损性能

利用自制销-盘式磨粒磨损试验机，测定聚四氟乙烯(PTFE)及其表面处理与未处理纳米氧化铝(Al2O3)填充聚四氟乙烯复合材料试件在干摩擦滑动条件下的磨粒磨损质量损失。考察了载荷、磨粒、转速等参数的变化对试件摩擦学性能的影响。采用扫描电子显微镜观察、分析试件磨损表面形貌及磨损机理。结果表明，纳米Al2O3可以提高PTFE耐磨性。表面处理纳米Al2O3在PTFE中能较均匀分散，其耐磨性比相同含量但未经表面处理的纳米Al2O3填充PTFE高。导致PTFE复合材料磨粒磨损的重要机理是犁切破坏。     

纳米TiO2对PTFE基复合材料磨粒磨损性能的影响

利用自行改制的销-盘式磨粒磨损试验机测定纳米TiO2用量对聚四氟乙烯（PTFE）复合材料试件在干摩擦滑动条件下的磨粒磨损性能。考察了载荷、磨粒、转速等参数的变化对试件摩擦学性能的影响。结果表明，在实验条件下，纳米TiO2／PTFE复合材料的抗磨粒磨损性能，以纳米TiO2质量分数为2％时，填充PTFE复合材料抗磨损性能最好。随纳米TiO2用量的增大，抗磨损性能有所减弱。在载荷、磨粒、转速等参数的变化对PTFE复合材料耐磨性的影响中，磨料粒度对磨损的影响最大，转速的影响最小。     

PTFE/BaSO4复合材料摩擦磨损性能研究

用M-2000型摩擦磨损试验机研究了干摩擦条件下BaSO4用量，载荷，对磨时间对聚四氟乙烯（PTFE）复合材料摩擦磨损性能的影响。在本实验条件下，PTFE/BaSO4复合材料的摩擦系灵敏随着BaSO4含量的增加而增大，抗磨损能力则有一个最佳含量；随着载荷的增加，材料的摩擦系数，磨损量和磨痕宽度也随之增大，磨损量随着对磨时间的延长而波动变小并趋于稳定。     

微米及纳米碳黑改性PTFE复合材料摩擦磨损性能研究

用冷压成型法制备了纳米、微米碳黑填充PTFE基复合材料,考察了复合材料的硬度,并研究了干摩擦条件下纳米、微米碳黑对复合材料摩擦磨损性能的影响,用扫描电镜观察分析了复合材料磨损表面形貌及磨损机理。     

纳米Al2O3填充PTFE复合材料的制备及性能研究

通过机械搅拌和超声分散制备了纳米Al2O3填充聚四氟乙烯(PTFE)复合材料。研究了Al2O3用量、表面改性等因素对复合材料密度、硬度、力学性能、摩擦磨损等性能的影响。结果表明:当改性Al2O3的质量分数小于5%时,复合材料的拉伸强度、硬度要高于相同用量未改性Al2O3填充的复合材料;对改性Al2O3,当其质量分数为1%和9%时,复合材料的磨耗量较纯PTFE分别下降了55倍和286倍,而对未改性Al2O3,当其质量分数为1%和9%时,复合材料的磨耗量较纯PTFE分别下降了7倍和420倍;复合材料的密度与Al2O3的用量,表面是否经KH560改性关系不大;复合材料的摩擦因数随Al2O3用量的增加先减小后增大,对未改性Al2O3,当其质量分数为1%时,复合材料具有最低摩擦因数,而对于改性Al2O3,当其质量分数为3%时,复合材料具有最低摩擦因数。     

PA6／纳米A12O3复合材料摩擦性能的研究

研究了纳米Al2O3填充PA6复合材料的摩擦性能。通过分析纳米Al2O3含量、载荷对材料摩擦系数和耐磨性能的影响，得到复合材料中纳米Al2O3为6wt％时，材料的摩擦性能最好。通过SEM图片分析试件摩擦表面形貌，发现复合材料的磨损机理从纯PA6材料的粘着磨损转为轻微的磨粒磨损和粘着磨损。     

纤维填充PTFE复合材料的摩擦学研究

在聚四氟乙烯（PTFE）中分别填充碳纤维（CF）、玻璃纤维（GF）及这两种纤维不同配比的混杂纤维（HF），制备了具有不同力学性能和摩擦磨损性能的PTFE基复合材料。探讨了填料组成对复合材料硬度和干摩擦条件下摩擦磨损性能的影响，并研究了PTFE基复合材料磨损表面的形貌学。结果表明，适量填充CF和GF均可提高PTFE的摩擦磨损性能，CF比GF效果更为显著；CF和GF的混杂纤维填充PTFE复合材料．表现出一定的协同性，比填充单种纤维，其效果更显著。     

玻璃纤维及石墨增强聚四氟乙烯复合材料摩擦磨损性能的研究

用机械混合、冷压成型和烧结的方法制备了不同质量分数(5%~30%)的玻纤和石墨填充聚四氟乙烯(PTFE)复合材料制品。用M-2000型磨损试验机评价了不同样品在干摩擦下的磨损性能,揭示了填料玻纤和石墨对PTFE复合材料磨损性能的影响,并对磨损机理进行了探讨。用扫描电镜(SEM)对试样磨损形貌进行观察。结果表明:对玻纤进行改性能极大地提高PTFE复合材料的耐磨性能,同时可提高复合材料硬度;玻纤和石墨协同作用,对改善PTFE摩擦磨损性能有比较显著的效果;20%玻纤 10%石墨填充PTFE复合材料有着较好的摩擦磨损性能。     

纳米、微米ZnO对PPESUK复合材料性能的影响

用热压成型法制备了纳米、微米ZnO填充联苯型聚醚砜酮(PPESUK)复合材料;考察了复合材料的显微硬度和弯曲强度;并研究了干摩擦条件下纳米、微米ZnO对复合材料摩擦磨损性能的影响。利用扫描电子显微镜观察分析PPESUK／ZnO复合材料磨损表面形貌及磨损机理。结果表明,在干摩擦条件下纳米ZnO填充PPESUK的转移膜不完整,致使对偶钢环对复合材料表面产生严重的犁削;而微米ZnO填充PPESUK的主要磨损机理是严重的磨粒磨损。     

表面处理Al2O3增强PTFE基复合材料的摩擦学性能

利用MM-200型摩擦磨损试验机考察了表面处理与未处理纳米Al2O3对填充聚四氟乙烯(PTFE)复合材料摩擦学性能的影响，采用扫描电子显微镜观察试样混合效果和磨损表面形貌并分析其磨损机理。结果表明：填充PTFE摩擦系数比PTFE略有增加。纳米Al2O3可以提高PTFE耐磨性，表面处理纳米Al2O3在PTFE中能较均匀分散，其耐磨性比相同含量但未经表面处理的纳米Al2O3填充PTFE高一倍。导致PTFE磨损的重要机理是切削和粘着磨损。     

聚苯硫醚复合材料摩擦性能的研究

考察了聚四氟乙烯（PTFE）、纳米无机粒子及不同含量和粒度的石墨填充改性聚苯硫醚（PPS）复合材料的摩擦磨损性能、力学性能；并采用扫描电镜（SEM）观测了磨损表面及对摩面的微观结构。结果表明：石墨的添加有利于在对摩面上形成转移物，而且随着石墨含量的增加，材料的摩擦系数明显降低，但磨耗量却有所升高，而石墨的粒度变化对材料的摩擦性能没有太大的影响；当PTFE和石墨两种固体润滑剂同时加入时，材料的力学强度有所降低，但其摩擦系数及磨耗量都得到明显改善，材料以疲劳磨损为主：纳米无机粒子的加入会使材料的磨耗量有所增大，其磨损机理转变为磨粒磨损。     

酸性溶液中PTW增强PTFE复合材料的耐蚀性和摩擦磨损性能

分别研究了不同含量钛酸钾晶须(PTW)、碳纤(CF)填充聚四氟乙烯(PTFE)复合材料在硫酸溶液中和干摩擦条件下摩擦学性能以及酸中的耐蚀性能,借助SEM等分析探讨了相关机理。结果表明,酸中纯PTFE耐磨性较干摩擦条件下提高了2个数量级,摩擦系数也只有干摩擦的15.3%。与CF/PTFE相比,PTW/PTFE复合材料在酸中显示更好的耐蚀和耐磨性能。PTW可以进一步提高PTFE酸中耐磨性能、降低摩擦系数。含15%（质量）PTW时复合材料具有最低的磨损率,此时比纯PTFE酸中耐磨性提高13.8倍,是相同含量CF/PTFE耐磨性的3.2倍。由于酸溶液的冷却和润滑作用,复合材料的摩擦系数与干条件相比明显降低。然而,酸溶液阻止了转移膜的形成。不管是干摩擦还是在酸性溶液中,当填料含量超过15%（质量）时,犁削和磨粒磨损是PTFE复合材料的主要磨损机理。     

纳米Al_2O_3/PTFE复合材料的制备及其力学性能

以纳米Al2 O3 为填料 ,制备了纳米Al2 O3 填充PTFE复合材料 ,研究了纳米Al2 O3 的含量对PTFE复合材料性能的影响。结果表明 ,纳米Al2 O3 的加入使PTFE的拉伸强度和断裂延伸率有所下降 ,硬度增加 ;当Al2 O3 的质量分数为10 %时 ,PTFE复合材料的综合力学性能最佳 ;随着Al2 O3 含量的逐渐增加 ,会使PTFE复合材料从韧性材料向脆性材料转化     

不同温度下PTFE纳米复合材料摩擦学性能的研究

用高温气氛摩擦磨损试验机研究了温度对聚四氟乙烯(PTFE)纳米复合材料摩擦学性能的影响,并用扫描电子显微镜对PTFE纳米复合材料的磨损表面进行了微观分析.结果表明,填充纳米氧化铝(nano-Al2O3)提高了PTFE纳米复合材料的耐磨损性能,纯PTFE和PTFE/nano-Al2O3复合材料的耐磨损性能均随着温度的升高而降低,摩擦系数也随着温度的升高而降低;纯PTFE的磨损机理为粘着磨损,而PTFE/nano-Al2O3复合材料的磨损机理为磨粒磨损和黏着磨损共同作用.     

Friction and wear characteristics of ceramic particle filled polytetrafluoroethylene composites under oil-lubricated conditions

Five kinds of polytetrafluoroethylene (PTFE)-based composites were prepared: PTFE, PTFE + 30 vol % SiC, PTFE + 30 vol % Si₃N₄, PTFE + 30 vol % BN, and PTFE + 30 vol % B₂O₃. The friction and wear properties of these ceramic particle filled PTFE composites sliding against GCr15 bearing steel under both dry and liquid paraffin lubricated conditions were studied by using an MHK-500 ring-block wear tester. The worn surfaces and the transfer films formed on the surface of the GCr15 bearing steel of these PTFE composites were investigated by using a scanning electron microscope (SEM)and an optical microscope, respectively. The experimental results show that the ceramic particles of SiC, Si₃N₄, BN, and B₂O₃ can greatly reduce the wear of the PTFE composites; the wear-reducing action of Si₃N₄ is the most effective, that of SiC is the next most effective, then the BN, and that of B₂O₃ is the worst. We found that B₂O₃ reduces the friction coefficient of the PTFE composite but SiC, Si₃N₄, and BN increase the friction coefficients of the PTFE composites. However, the friction and wear properties of the ceramic particle filled PTFE composites can be greatly improved by lubrication with liquid paraffin, and the friction coefficients of the PTFE composites can be decreased by 1 order of magnitude. Under lubrication of liquid paraffin the friction coefficients of these ceramic particle filled PTFE composites decrease with an increase of load, but the wear of the PTFE composites increases with a load increase. The variations of the friction coefficients with load for these ceramic particle filled PTFE composites under lubrication of liquid paraffin can be properly described by the relationship between the friction coefficient (μ) and the simplified Sommerfeld variable N/P as given here. The investigations of the frictional surfaces show that the ceramic particles SiC, Si₃N₄, BN, and B₂O₃ enhance the adhesion of the transfer films of the PTFE composites to the surface of GCr15 bearing steel, so they greatly reduce the wear of the PTFE composites. However, the transfer of the PTFE composites onto the surface of the GCr15 bearing steel can be greatly reduced by lubrication with liquid paraffin, but the transfer still takes place. Meanwhile, the interactions between the liquid paraffin and the PTFE composites, especially the absorption of liquid paraffin into the surface layers of the PTFE composites, create some cracks on the worn surfaces of the ceramic particle filled PTFE composites; the creation and development of these cracks reduces the load-supporting capacity of the PTFE composites. This leads to the deterioration of the friction and wear properties of the PTFE composites under higher loads in liquid paraffin lubrication. © 1999 John Wiley & Sons, Inc. J Appl Polym Sci 73: 2611–2619, 1999