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。     

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。     

苏联的镍基弥散强化复合材料

镍基弥散强化复合材料是制造在高温条件下工作的受力零件,特别是航空发动机重要部件的主要材料之一。因此,苏联在发展弥散强化复合材料时把镍基弥散强化复合材料列为研究的重点,其主要目标是提高镍基合金的耐热性、降低其高温蠕变性。 苏联和西方国家一样,主要采用氧化物作为镍基弥散强化复合材料的强化相。这是因为在高温下,氧化物在镍中的稳定性比其他难熔化合物要高一些。也有关于采用TiC和TaC作强化相的报道。在氧化物中强化镍用得最广的是氧化钍。众所周知的苏联ВДУ—1就含有2％的ThO_2。氧化钍的最大缺点是毒性大。此外,也采用氧化铪、氧化钆、氧化锆和氧化铝作为强化相。苏联的ВДУ—2就含有3％的HfO_2。以合金化镍为基的弥散强化复合材料的强度可达到更高的水平。苏联已研制出体积含量为Ni—76％、Cr—20％、HfO_2—4％的ВДУ—3。     

聚苯酯基复合材料的摩擦学性能

对比考察了炭纤维(CF)、聚四氟乙烯(PTEE)、单独和混合填充聚苯酯复合材料的摩擦磨损性能,利用扫描电子显微镜(SEM)分析了磨损面形貌,并探讨了其摩擦磨损机理.结果表明,CF、PTEE填充Ekonol复合材料,比CF或PTEE单独填充复合材料的低摩擦系数、低磨损率还分剐降低了17%、48%,是纯Ekonol摩擦系数的58%,耐磨性的1.8×104倍.CF、PTEE二者表现出了协同润滑与减磨效应.PTEE改善了难熔基体颗粒之间以及基体与纤维之间的粘接,而含量适当的CF对Ekonol起到了承载作用,且协助形成连续、均匀的转移膜.     

环氧树脂基复合材料抗冲蚀磨损特性研究

采用了电子显微镜，万能材料试验机，旋流式磨损试验等手段，对环氧基树脂高分子复合材料的粘接强度和抗蚀磨损性能进行了综合研究。     

ZnOw/NR-SBR-BR复合材料的摩擦磨损机理

研究了ZnOw／NR—SBR—BR复合材料摩擦磨损机理,发现其磨损表面随ZnOw添加量变化呈分形结构。加入ZnOw后,提高了复合材料导热和导静电性能,减少高温力学破坏、氧化和其它化学反应对材料的损坏,从而提高耐磨性。同时,在磨损过程中,四针状晶须各针状体协同作用分散承载的受力,有效地消除应力集中,提高耐磨性;此外,晶须的高模量和高强度也是提高材料的耐磨性能的重要因素。     

稀土/MoSi2复合材料的磨损性能及机理研究

采用磨损试验机、压痕法、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）及微探针等研究了稀土／MoSi2复合材料的力学性能、磨损性能及机理。结果表明，随着磨损载荷的增加，RE／MoSi2复合材料的摩擦系数逐渐下降，当负荷〉90N时，其摩擦系数与纯MoSi2样品的摩擦系数相当。当磨损载荷为50N时，RE／Mo—Si2复合材料的磨损率最大（28．95mg／km），当负荷为80～120N时，其磨损率比纯MoSi2材料下降了至少65％。该复合材料的磨损机制主要是粘着磨损和脆性断裂。     

挤压铸造法制备粉煤灰增强铝基复合材料及其磨损机理研究

通过挤压铸造法制备了不同含量粉煤灰增强铝基复合材料,其中粉煤灰的体积分数可达30%以上。采用SEM、金相显微镜对样品的结构与形貌进行了表征,研究了不同粉煤灰含量试样的摩擦磨损性能,并对其磨损机理进行了分析。实验结果表明,随着复合材料部分粉煤灰相对含量的增加,复合材料的摩擦磨损性能得到提高,在较低载荷作用下复合材料磨损机制主要为粘着磨损和磨粒磨损,较高载荷作用下主要呈现剥层磨损与磨粒磨损。     

铝基复合材料摩擦磨损性能研究

为研究碳纤维对Al1O3f/ZL109复合材料摩擦磨损性能的影响,进一步提高金属基体的摩擦磨损性能,利用液态模锻法制备了(Cf,Al2O3f)/ZL109复合材料,并研究了该材料的摩擦磨损性能.结果表明:各种(Cf,Al2O3f)/ZL109复合材料的磨损量均随载荷的增加而增大,但复合材料的磨损量均低于ZL109基体,且在总纤维体积分数为12%的复合材料中,(4?,8%Al2O3f)/ZL109复合材料具有最低的磨损量;各种(Cf,Al2O3f)/ZL109复合材料的摩擦因数均随载荷的增加而减小.(Cf,Al2O3f)/ZL109复合材料的耐磨性由碳纤维与氧化铝纤维性能及基体共同决定.     

铜-石墨复合材料的摩擦学性能和磨损机理

采用机械合金化后冷压成型和放电等离子烧结两种不同工艺分别制备铜-石墨复合材料,在销盘式实验机上进行材料的摩擦实验,并通过扫描电镜、X射线光电子能谱仪(XPS)分析摩擦表面的形貌和化学性质。结果表明:随着石墨含量的增加,复合材料的摩擦系数与磨损率显著下降;随烧结温度的升高,摩擦系数与磨损率都呈下降趋势。摩擦系数与磨损率的显著改善是由于在磨损过程中形成一层覆盖表面的润滑膜。当形成的润滑膜几乎覆盖住整个磨损表面时,该润滑膜能够抑制滑动界面处金属与金属接触,使摩擦磨损特性得以改善。     

水润滑条件下氧化锆颗粒及碳纤维共混增强聚醚醚酮复合材料的摩擦性能研究

通过熔融共混法制备了碳纤维(CF)和氧化锆颗粒(ZrO_2)共混增强聚醚醚酮(PEEK)复合材料,并对其水中的摩擦学性能进行了研究。实验结果表明,该混杂增强复合材料在水中具有优异的摩擦学性能,其摩擦系数随载荷的增加无明显变化,而磨损率则随着载荷的增加而逐渐降低。该材料在水中的磨损机制主要表现为轻微的磨粒磨损和疲劳磨损,碳纤维是复合材料耐磨性得到增强的主要原因,其作为复合材料摩擦面表层的主要承载相,承担了两摩擦面之间的大部分载荷,并保护聚合物基体免于受到对磨副的严重磨损。氧化锆颗粒的加入则有效抑制了摩擦过程中碳纤维的破损与脱落,从而使得混杂增强PEEK复合材料比单纯碳纤维增强的PEEK复合材料具有更加优异的耐磨性能。但过多颗粒的加入会加剧疲劳磨损,从而降低材料的耐磨性。     

颗粒增强金属基复合材料的干摩擦性能与磨损机理

颗粒增强金属基复合材料(PMMC5)具有优良的耐磨性，在摩擦磨损领域有着广阔的应用前景。本文评述了近年来关于PMMCs干摩擦磨损行为的研究结果，从材料因素和外部条件两个角度分析了各种因素对材料耐磨性、摩擦系数和配偶件磨损的影响，总结了不同条件下复合材料的磨损机制，并提出了设计摩擦磨损性能优良的PMMCs体系的可能途径。     

常用的牙科用复合光敏树脂的摩擦学性能研究

采用Charisma、Elitefil、TPH、Veridonfil4种常用的牙科用复合光敏树脂材料，对其颗粒含量、断裂韧性、以及表面硬度进行了测量，并在球-面往复摩擦磨损试验机上考察了4种牙科用复合光敏树脂材料的摩擦磨损特性。结果表明：TPH具有最低的摩擦系数，Charisma、Elitefil、Veridonfil的摩擦系数均较低；在相同条件下，TPH具有较高的断裂韧性和耐磨性。摩损机理主要表现为由树脂机体摩损和塑性变形引起的颗粒脱落和磨粒磨损。     

碳纳米管掺杂Fe3Al基复合摩阻材料的摩擦磨损特性研究

采用冷压烧结法制备了CNTs-Fe3Al基复合摩阻材料。经添加0.5%~5%CNTs、1%~5%Al2O3,研究了掺杂物含量及摩擦载荷对摩阻材料摩擦磨损性能的影响,并采用SEM对材料初始表面形貌及磨损形貌进行了观测。结果表明,随着CNTs及Al2O3含量的逐渐增加,磨损方式将由磨粒磨损向疲劳磨损转变。添加CNTs时,摩擦系数先降低后升高再降低;添加Al2O3时,摩擦系数不断升高。加入0.5%CNTs、3%Al2O3可制备平均摩擦系数0.7,硬度295.8HV的摩阻材料。     

PTFE复合涂层的摩擦学性能及疏水性能研究现状

聚四氟乙烯(PTFE)具有优良的自润滑性能、耐化学腐蚀性能和介电性能,以及优异的高低温稳定性和化学稳定性。此外,PTFE还具有优异的超疏水性能,人工制备的超疏水表面在诸多领域有着广阔的应用前景,但单一的PTFE硬度较低、耐磨性差。本文综述了国内外近些年使用碳材料或聚合物对PTFE进行填充改性,并利用表面工程技术制备复合涂层以改善摩擦学性能及疏水性能方面的研究进展,并对未来PTFE复合涂层的研究方向进行了展望。     

类金刚石薄膜的摩擦学特性及磨损机制研究进展

类金刚石薄膜已显示了重要的摩擦学应用价值,其中化学气相沉积的类金刚石薄膜(DLC)具有膜层致密、厚度均匀、摩擦学性能优良等特点成为广泛采用的一种沉积方法.本文介绍了气源成分、基体材料、摩擦环境、摩擦对偶、载荷及速度对化学气相沉积制备类金刚石薄膜的摩擦学特性的影响,概述了其摩擦磨损机理,同时探讨了进一步研究工作的方向.     

钴基合金-碳化钨复合涂层耐磨抗蚀性能研究

采用真空熔烧法制得钴基合金-碳化钨复合涂层.应用盘销式摩擦磨损试验机对不同碳化钨含量的复合涂层和淬火态45#钢进行了磨损试验.借助自设计振动装置,在10%HCl溶液及10%NaOH溶液中进行了室温全浸泡振动腐蚀试验.试验结果表明,复合涂层的耐磨性显著高于淬火钢,且其耐磨性随碳化钨含量的增加而提高,复合涂层在腐蚀液中耐蚀性也远高于45#钢.     

金属-陶瓷复合涂层摩擦学特性的SEM和SEAM研究

在ＳＲＶ摩擦磨损试验机上进行常温干摩擦试验,比较了ＣｏＣｒＭｏＳｉ＋Ａｌ_２Ｏ_３ＺｒＯ_２和ＣｏＣｒＭｏＳｉ＋Ｆｅ_３Ｏ_４两种大气等离子喷涂金属－陶瓷复合涂层以及Ｃ１Ｍｎ１Ｃｒ１碳钢涂层与３５＃中碳钢对磨的摩擦学特性;利用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）和扫描电声显微镜（ＳＥＡＭ）观察了磨损表面和亚表层的显微结构,分析了金属－陶瓷复合涂层的磨损机理．结果表明,粘着磨损占主导地位,同时存在微切削和微裂纹的扩展、连接．