碳纤维改性热塑性聚酰亚胺材料摩擦磨损性能

通过正交实验设计和方差分析,系统考察了工况（温度、速度及载荷）对碳纤维改性热塑性聚酰亚胺（TPI）摩擦磨损行为的影响。用电子显微镜（SEM）观察其磨损面形貌分析材料磨损机制。研究表明：随着温度升高,分子链相对滑移增强,体现出良好的自润滑特性,材料的摩擦因数和磨损率均有所下降;排除摩擦热的干扰,方差分析表明载荷、速度及其交互作用对材料摩擦磨损行为影响不显著。根据粘着摩擦理论,载荷的改变对材料抗剪切强度无明显作用,表现为材料摩擦磨损性能稳定。随速度的增加,材料抗剪切强度呈现下降趋势,同时考虑到受力中的塑形硬化现象,摩擦因数出现先增后减的变化。     

玻璃微珠改性热塑性聚酰亚胺摩擦磨损性能

采用MPX2000型摩擦磨损试验机测定5μm和20μm实心玻璃微珠填充热塑性聚酰亚胺复合材料在干摩擦和水润滑两种工况下的摩擦磨损性能,考察了填料含量及尺度的影响。结合扫描电子显微镜（SEM）观察磨损表面形貌分析磨损机制。结果表明：在干摩擦条件下,玻璃微珠在磨损表面富集,起到了良好的承载作用,并以其优异的导热性能和耐高温性能强化了摩擦热的移出,材料磨损率下降1个数量级;大尺寸填料,其单位个体与基体的界面面积和结合强度大于小尺寸填料,其磨损率比小尺度填料填充材料低。在水润滑条件下,水起到冷却及边界润滑作用,材料磨损率较干摩擦条件下降低1个数量级,以疲劳磨损为主;同时,球形颗粒出现应力集中产生疲劳裂纹的程度随颗粒尺度增大而提高,表现为20μm玻璃微珠填充材料磨损率较大。     

碳纤维增强热塑性聚酰亚胺的力学性能和摩擦磨损性能

用电子万能试验机和摩擦磨损试验机考察了短切碳纤维(CF)增强热塑性聚酰亚胺(PI)复合材料的力学性能和摩擦磨损性能,并通过扫描电镜(SEM)观察磨损面微观形貌,从而确定其主要磨损机理。结果表明:短切碳纤维可以提高复合材料的抗压强度,但对抗拉强度和抗弯强度的增强效果不明显,而冲击强度会有所下降。适量碳纤维的加入可以有效改善材料的摩擦磨损性能,其中10%碳纤维填充PI摩擦因数为0.12,仅为纯PI的44.4%,但随CF含量进一步增大(最大达到30%),摩擦因数趋于稳定;材料磨损率随CF加入下降了一个数量级,其中10%CF填充PI的磨损率最低,为1.83×10-8cm3.N-1.m-1。低含量碳纤维复合材料磨损机理以粘着磨损为主,而高含量时主要是磨粒磨损。     

纳米ZrO2改性热塑性聚酰亚胺复合材料的摩擦磨损性能

采用热模压工艺制备了纳米ZrO2改性热塑性聚酰亚胺(PI)纳米复合材料,考察了复合材料的力学性能、在干摩擦和油润滑条件下的摩擦磨损性能,并利用扫描电子显微镜观察了冲击断面和磨损表面形貌.结果表明:纳米ZrO2在低含量下对PI复合材料的力学性能影响不大,随着其含量的增大,材料的弯曲性能下降,刚性增大.在干摩擦条件下,较低的纳米颗粒含量有助于转移膜的形成,从而降低材料的摩擦因数及磨损率.纳米ZrO2体积分数为1%时,材料的摩擦磨损性能较纯PI分别下降了50%和15%;在油润滑条件下,润滑油的流动性有助于纳米颗粒分布到整个摩擦界面,PI复合材料的摩擦因数及磨损率有明显降低,此时磨损机制以疲劳磨损为主.     

石墨共混改性热塑性聚酰亚胺梯度复合材料干摩擦磨损性能

采用叠层法制备石墨/热塑性聚酰亚胺梯度复合材料,用电子万能试验机、扫描电子显微镜以及MPX-2000型摩擦磨损试验机研究其力学性能、干滑动下的摩擦磨损性能及磨损机制,并与机械共混法制备的均质复合材料进行比较。结果表明:梯度材料各梯度层结合良好,相邻两梯度层之间形成了过渡层,层间界面消失,性能呈梯度分布;干摩擦条件下,梯度复合材料的摩擦磨损性能优于相同石墨含量的均质材料;梯度材料的磨损机制是微切削磨损、表面剥落和磨粒磨损的综合作用。     

不同方法表面改性碳纤维增强热塑性聚酰亚胺复合材料的摩擦磨损性能

采用硝酸氧化改性和涂层复合改性法分别对碳纤维(CF)进行了表面处理,并制备了CF增强热塑性聚酰亚胺(TPI)复合材料;对CF的表面形貌进行了观察,研究了表面改性方法对复合材料摩擦磨损性能的影响,并利用扫描电子显微镜观察了磨损表面形貌。结果表明:硝酸氧化改性增大了CF的表面粗糙度,随处理时间的延长粗糙度增大;经涂层复合改性后,CF表面包覆了一层聚酰亚胺(PI),保护了CF并提高了其与基体界面的结合强度;经表面改性后的CF增强TPI复合材料的摩擦磨损性能均得到提高,以涂层复合改性的效果最好;硝酸氧化改性后的CF在摩擦过程中易断裂,复合材料的磨损形貌以磨粒磨损为主,而涂层复合改性后的CF断裂得到抑制,与基体结合更为牢固,磨损表面较为平整。     

蒙脱土/聚酰亚胺复合材料摩擦磨损性能研究

通过原位聚合法制备蒙脱土/聚酰亚胺纳米复合材料,考察蒙脱土含量对复合材料摩擦性能、力学性能以及热稳定性的影响, 并用扫描电子显微镜观察分析复合材料磨损表面,分析磨损机制。结果表明：蒙脱土的加入能够改善复合材料的热稳定性;随着蒙脱土含量的增加,复合材料的拉伸强度呈现下降的趋势,但弹性模量有显著的增加;添加适量的蒙脱土,可以有效地改善聚酰亚胺复合材料的摩擦学性能;随着蒙脱土含量的增加,聚酰亚胺复合材料的磨损机制由黏着磨损转变为磨粒磨损。     

聚酰亚胺对聚四氟乙烯基自润滑复合材料摩擦磨损性能的影响

研究了不同聚酰亚胺(PI)含量的聚四氟乙烯(PTFE)基自润滑复合材料的摩擦磨损性能,并分析了干摩擦和预浸油润滑两种条件下的磨损表面形貌和磨损机理.研究表明:PI的加入在于摩擦状态下能显著提高复合材料的减摩性能,并且随着含量的增加效果更加明显;但其抗磨损作用并不明显,其磨损量取决于复合材料的协同作用,而玻璃纤维和MoS2减磨作用明显;在预浸油润滑条件下,由于油润滑占主导地位,复合材料基体减摩效果不能充分体现.     

二硫化钼改性水润滑尾轴承摩擦磨损性能研究

以橡塑复合材料为基体,将纳米和普通二硫化钼添加到基体材料中,制备一种水润滑橡塑复合尾轴承材料。通过试验探究复合轴承材料在不同载荷和转速下的摩擦磨损性能。试验结果表明:在相同载荷下,复合材料摩擦因数随着转速的升高先逐渐降低并最终趋于稳定,在相同转速下,复合材料摩擦因数随着载荷的升高而逐渐降低;复合材料摩擦因数随着二硫化钼添加量的增加先降低后升高,且纳米复合轴承材料的摩擦因数都要低于普通复合材料;二硫化钼改善了材料的摩擦性能,但没有改善材料的耐磨性;改性复合材料的磨损形式属于黏着和磨粒磨损。     

偶联剂改性人造石墨对摩擦材料摩擦磨损性能的影响

采用硅烷偶联剂KH-550、KH-560和钛酸酯偶联剂NDZ-401对人造石墨进行改性,并采用XD-MSM定速式摩擦试验机和MPX-2000磨损试验机分别考察3种不同偶联剂改性人造石墨对酚醛树脂基摩擦材料摩擦磨损性和速度/压力敏感性的影响,利用扫描电镜分析摩擦表面的形貌。结果表明:与未改性人造石墨相比,偶联剂改性人造石墨可提高摩擦材料的摩擦磨损性能和抗速度/压力敏感性。其中钛酸酯偶联剂NDZ-401改性人造石墨利于提高摩擦材料的摩擦因数稳定性和抗速度/压力敏感性;而硅烷偶联剂KH-560改性人造石墨可以提高摩擦材料抗磨损性能。     

聚酰亚胺复合材料与不同金属间干滑动时的摩擦学性能

采用MPX-2000型摩擦磨损试验机研究了聚四氟乙烯和二硫化钼填充聚酰亚胺复合材料在干滑动摩擦条件下与45钢、镍铬合金、铜和铝对磨时的摩擦磨损性能,并利用扫描电子显微镜和光学显微镜分析了复合材料及对偶件的磨损表面形貌。结果表明:复合材料与铝对磨时的摩擦因数和磨损率最低,分别约为与钢摩擦时的43%和49%;摩擦后铝表面形成均匀连续的转移膜,45钢、镍铬合金和铜的表面没有形成有效转移膜,因此复合材料的摩擦因数较大;复合材料与不同金属材料摩擦时的磨损机理主要是粘着磨损与疲劳磨损。     

碳布增强树脂基湿式摩擦材料摩擦学评价体系

基于模糊数学理论,建立一种针对湿式摩擦材料摩擦磨损性能的模糊综合评价方法,包括动摩擦因数、动摩擦因数稳定性、磨损率以及总体摩擦磨损性能等指标。采用摩擦性能测试机对4种湿式摩擦材料进行摩擦磨损性能试验,通过扫描电子显微镜等获得样品的相关实验数据;采用提出的模糊综合评价方法对湿式摩擦材料的性能进行评价。综合评价的结果与实际测试结果是一致的,验证了该评价方法的正确性。     

纳米铜润滑油添加剂在工程摩擦学中的研究进展

纳米铜具有低剪切强度和晶界滑移效应,与减摩剂、抗磨剂、抗氧剂等润滑油添加剂共同发挥协同减摩抗磨和自修复效用,具有较强的工程应用潜力。综述近年来纳米铜作为润滑油添加剂的工程摩擦学研究进展,讨论纳米铜在润滑体系中的润滑机制,总结分散稳定性、粒径及含量等因素对纳米铜颗粒摩擦学性能的影响规律,阐述增强纳米铜颗粒分散稳定性的方法。指出目前对纳米铜添加剂的摩擦学研究和润滑机制的认知仍缺乏系统性和统一性,且由于纳米铜表面较高的自由能,导致润滑油体系稳定性和润滑有效性不确定等问题,制约了纳米铜作为润滑油添加剂的工业应用和推广。最后展望纳米铜添加剂的发展方向。     

纳米SiO2包覆硅灰石填充改性尼龙1010的摩擦学性能

以硅灰石和水玻璃为主要原料,用无机化学沉积法制备纳米SiO2包覆硅灰石复合颗粒;利用扫描电镜和X射线衍射分析对包覆效果进行表征。将复合颗粒填充到尼龙1010中,对此复合材料进行拉伸、硬度和摩擦磨损实验,并与分别用硬脂酸改性硅灰石、未处理硅灰石填充的尼龙复合材料进行对比。结果表明,将纳米颗粒包覆硅灰石填充到尼龙1010中,可获得较好的结合界面,提高了尼龙复合材料的拉伸强度和硬度,比硬脂酸改性和未经处理的硅灰石更有效地改善了尼龙的摩擦学性能。