均匀设计法在聚醚醚酮复合材料摩擦学特性试验中的应用研究

采用均匀设计法设计了CF/SiO2/PTFE/PEEK复合材料,并模压成型;在摩擦磨损试验机上研究了PEEK复合材料的摩擦学特性,应用回归分析法对其摩擦学特性试验数据进行了分析,得到了摩擦学特性参数的回归公式。结果表明,均匀设计法应用于PEEK复合材料的摩擦学特性研究是可行的,能有效预测复合材料的摩擦学特性参数,回归分析结果与复合材料的摩擦磨损试验数据相吻合。     

基于液压往复密封的聚醚醚酮性能研究及其应用

针对液压往复密封的低摩擦、高耐磨、耐高压抗挤出、耐液压油等独特工况条件,采用聚四氟乙烯(PTFE)和碳纤维对聚醚醚酮(PEEK)材料进行填充改性,研究改性PEEK材料的力学性能和摩擦磨损性能,并与填料改性PTFE材料进行比较。通过结构设计和有限元仿真分析,对改性PEEK材料与弹性体材料组合的密封件在不同温度下的密封性能进行了模拟和分析,并通过密封功能试验对模拟分析结果进行了验证。结果发现:质量分数20%PTFE填充改性PEEK材料的摩擦因数最低,且其对金属摩擦副无损伤,更适用于液压往复密封;组合密封能有效克服PEEK材料弹性性能差、安装困难的不足。有限元仿真分析结果表明,组合密封在不同温度下能很好适应42 MPa的压力。密封功能试验表明,组合密封比单一PEEK材料密封的启动摩擦力小、泄漏率低,证明改性PEEK材料可替代聚四氟乙烯和尼龙材料应用在液压往复密封领域。     

聚醚醚酮增强聚四氟乙烯力学性能模拟研究

为从微观视域下研究聚四氟乙烯(PTFE)与聚醚醚酮(PEEK)共混材料的力学性能,基于分子动力学(Molecular Dynamics, MD)模拟研究方法,借助Material Studio(MS)仿真平台,构建梯度配比下的PTFE/PEEK复合材料体系,对其力学性能进行分子动力学模拟。采用恒应变法测定PTFE/PEEK共混材料的弹性模量、体积模量和剪切模量等力学性能参数,对不同配比下的PTFE/PEEK复合材料的力学性能进行分析。MS模拟结果表明：随着PEEK含量增加,复合材料的力学性能先提高后显著下降,PTFE/PEEK共混材料配比为90/10时力学性能表现最优。模拟结果与现有试验研究结果表现出良好的一致性,验证了该模拟研究方法的正确性,为后续PTFE/PEEK共混材料的改性研究提供了理论参考。     

PEEK基自润滑复合材料的摩擦学研究和应用

聚醚醚酮(PEEK)基自润滑复合材料具有摩擦因数低、耐磨性好等特点,可以在无润滑、高温、潮湿、污染、腐蚀等恶劣环境下使用。本文综述了对聚醚醚酮(PEEK)基复合材料摩擦学研究的新进展,讨论了纤维增强、无机填充、有机共混改性以及温度、对偶和介质、固体润滑剂等对PEEK基复合材料摩擦学性能的影响,介绍了PEEK基复合材料在人工关节假体材料方面的应用,指出PEEK摩擦复合材料今后的研究方向,以期扩大PEEK复合材料的摩擦学工程应用。     

聚醚醚酮/聚四氟乙烯复合水润滑轴承材料性能研究

采用热模压工艺制备聚醚醚酮/聚四氟乙烯(PEEK/PTFE)复合材料,研究PTFE对复合轴承材料拉伸强度、邵氏硬度和摩擦学性能的影响。结果表明:随着PTFE含量的增加,摩擦因数显著降低,延长了轴承材料寿命。当PTFE含量为5%时,复合材料的拉伸强度为93 MPa,邵氏硬度为83,摩擦因数为0.19,磨损量为0.072mm3,综合性能最佳,满足水润滑轴承材料在力学、吸水性、长寿命等方面的要求。     

聚醚醚酮填充聚四氟乙烯摩擦学性能

采用共混-冷压-烧结的工艺制备聚醚醚酮（PEEK）填充聚四氟乙烯（PTFE）复合材料,考察 PEEK 含量对 PTFE /PEEK 复合材料的力学性能和摩擦学性能的影响,用扫描电子显微镜（SEM）观察其磨损表面和对偶表面形貌,并探讨磨损机制。结果表明：复合材料的拉伸强度随着 PEEK 含量的增加而降低,在一定范围内,冲击强度随着PEEK 含量的增加而增大;随着 PEEK 含量的增多,摩擦因数呈现先减小后增大的趋势,体积磨损率则逐渐减小。当PEEK 质量分数为20％时,复合材料耐磨性较纯 PTFE 提高了近700倍,其原因在于 PEEK 的加入改变了磨屑形成机制,并能形成均匀连续的转移膜,进而降低了磨损。     

涡旋压缩机齿顶密封条摩擦磨损性能的研究

在MMU-2高速端面摩擦试验机上,将4种制作涡旋压缩机齿顶密封条的材料PES、PEEK、纯PTFE、填充PTFE分别与HT250配副,进行干摩擦试验,对比分析在不同线速度下摩擦系数、体积磨损率、磨痕形貌的变化;同时研究填充PTFE在模拟涡旋压缩机工况条件下的摩擦学性能,通过扫描电子显微镜分析摩擦表面转移膜的形成规律,为将该材料应用到齿顶密封当中提供理论依据。结果表明:填充PTFE摩擦性能优于其它几种材料,在不同线速度下摩擦系数变化小,磨损率低,当载荷为300 N,摩擦系数小于0.2,体积磨损率小于5×10~(-6) mm~3/(N·m)。满足涡旋压缩机齿顶密封条在高线速度、低载荷、干摩擦条件下,摩擦系数低、磨损量小的要求。     

固体润滑高分子涂层材料研究进展

固体润滑材料已经成为摩擦学研究的热点之一。本文介绍了高分子基涂层材料研究发展和应用研究状况,综述了聚苯硫醚(PPS)、环氧树脂、聚酰亚胺(PI)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚醚酮(PEEK)作为固体润滑材料的研究应用进展。     

短玻璃纤维和石墨填充PTFE的摩擦磨损特性研究

利用自主研制的往复式摩擦试验机对短玻璃纤维(SGF)及石墨填充聚四氟乙烯(PTFE)复合材料的摩擦磨损特性进行了研究,探讨了共混材料对PTFE摩擦学性能的影响。利用扫描电子显微镜对材料的磨损表面进行了观察和分析。研究结果表明,短玻璃纤维有效提高了PTFE的承载能力,石墨的加入起到了减小摩擦的作用,在较高载荷下,短玻璃纤维和石墨填充的PTFE复合材料表现出优异的抗磨性能。     

不同气氛环境中纳米Al2O3／PTFE复合材料摩擦磨损特性研究

利用QG-700高温气氛摩擦磨损试验机, 考察了PTFE及其纳米Al2O3复合材料在干摩擦条件下,在氧气、50%氧气/50%氮气、空气及氮气等气氛环境中的摩擦磨损特性.采用JSM-5610LV型扫描电子显微镜对摩擦表面进行观察,采用EDAX能谱分析仪分析表面成分,研究了干摩擦条件下气氛对复合材料摩擦学性能影响的机制.结果表明:在试验研究范围内,纳米Al2O3的加入可减小PTFE复合材料的磨损量,提高材料的抗磨性能;PTFE和3%Al2O3/PTFE复合材料在氧气环境气氛下的摩擦因数最小,而在氧气和氮气环境气氛下的摩擦因数最大,但磨损量最小;氧气气氛环境最有利于提高PTFE及其复合材料的摩擦学综合性能,氮气环境次之,氧气和氮气环境则有利于增强材料的抗磨性.     

纳米氧化镧和蛇纹石改性PTFE复合材料淡水环境摩擦学性能预测*

以聚四氟乙烯(PTFE)为基体,改性纳米氧化镧(nano-La_2O_3)、改性纳米蛇纹石(nano-serpentine)为添加剂,采用均匀设计法,制备nano-La_2O_3/nano-serpentine/PTFE复合材料。自制水环境模拟装置,设计并进行淡水环境复合材料摩擦学实验。使用Origin软件对实验数据进行曲线拟合,使用SPSS软件进行多元回归分析,得到摩擦学性能回归方程,通过MATLAB解出回归方程摩擦因数和磨损率理论最优解。以复合材料最优理论配比制作试件,进行摩擦学性能对比实验和磨损表面形貌分析。结果表明:复合材料摩擦学性能实验值与回归分析理论结果基本吻合,摩擦因数误差控制在5%以内,磨损率误差控制在10%以内,证明研究所用方法对复合材料摩擦学性能预测具有可行性。     

PTFE复合材料密封圈摩擦特性的对比研究

为优选摩擦性能优异的密封用PTFE复合材料,搭建往复密封测试台架,对比研究5类填充PTFE密封圈在长期运行工况下的摩擦磨损性能,并对其失效机制进行分析。结果表明:含Cr_2O_3减磨剂的青铜/PTFE复合材料具有优异的低摩擦、耐磨损与抗蠕变性能,泄漏量较少(往复30万次泄漏为10 mL),性能最优;碳粉/石墨填充的PTFE复合材料虽然摩擦因数较低,但其磨损量较大,泄漏量较多;碳纤、玻纤填充的PTFE复合材料摩擦力最大,且抗蠕变性能差,试验过程中密封圈径向尺寸变化明显,泄漏量大。对PTFE往复密封圈而言,填充Cr_2O_3减磨剂的青铜/PTFE复合材料具有较高的实用价值。     

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。     

氧化石墨烯和纳米SiO2增强PTFE复合材料的摩擦磨损行为

为研究具有层状结构和球状结构的纳米填料之间的相互作用对聚四氟乙烯（PTFE）复合材料摩擦磨损行为的影响,采用冷冻干燥超声共混-冷压-热烧结法制备纳米二氧化硅（nano-SiO2）和氧化石墨烯（GO）填充改性PTFE复合材料。利用LSM-2R往复式摩擦磨损试验机测试干摩擦条件下nano-SiO2和GO复配改性PTFE复合材料的摩擦学性能,采用MicroXAM-800非接触式三维表面轮廓仪、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析表征转移膜形貌、元素分布和磨痕表面三维形貌,从微观层面揭示nano-SiO2和GO的减摩机制。结果表明：单独填充nano-SiO2与GO均可改善PTFE复合材料的摩擦学特性,其中在较低添加量下,GO在提高PTFE耐磨性方面明显优于nano-SiO2;GO和nano-SiO2复配填充时存在协同效应,与单一填充相比进一步改善了复合材料的摩擦学性能;相比于纯PTFE,3%nano-SiO2/0.5%GO/PTFE复合材料的磨损率降低60.36%。机制分析表明,协同作用和均匀连续转移膜的形成是nano-SiO2和GO增强PTFE复合材料性能优异的主要原因。     

Ekonol/PEEK复合材料的制备和摩擦学性能

用机械共混-模压法制备了Ekonol／PEEK复合材料，通过摩擦磨损实验方法对材料的摩擦学性能进行了研究，并用SEM对磨损表面进行了观察和分析，在此基础上探讨了复合材料的磨损机理。结果表明：用机械共混-模压法能制得摩擦学性能优良的Ekonol／PEEK复合材料，随着Ekonol含量的增加，复合材料的磨损机理发生了由微切削，剥层，粘着磨损向疲劳磨损的转变。     

PTFE基耐磨涂层往复滑动摩擦学性能研究

采用CETR多功能磨损试验机,考察PTFE基耐磨涂层在往复滑动条件下的摩擦磨损性能;利用了扫描电子显微镜、三维形貌轮廓仪和电子能谱对磨痕表面进行微观分析,探讨PTFE涂层的摩擦磨损机制。结果表明:PTFE涂层的摩擦学性能与涂层的特性密切相关,较低的摩擦因数对应着较好的耐磨性;涂层的往复滑动磨损表现为磨粒磨损和氧化磨损共同作用的机制。     

钛酸钾晶须增强聚醚砜复合材料摩擦学性能的研究

采用机械共混-模压成型方法制备了PTW(K2Ti6O13)/PTFE/PES复合材料,通过摩擦磨损实验方法对材料的摩擦学性能进行了研究,并用SEM对磨损表面进行了观察和分析,在此基础上探讨了复合材料的磨损机制.结果表明:用机械共混-模压法能制得摩擦学性能优良的PTW/PTFE/PES复合材料;随着PTW含量的增加,复合材料的磨损机制发生了由微切削、粘着磨损向疲劳磨损的转变.     

硫酸钙晶须填充PTFE复合材料的摩擦学性能研究

用硫酸钙晶须(CSW )填充改性聚四氟乙烯(MVE),采用模压成型工艺制备不同硫酸钙晶须含量的PTFE/CSW复合材料;利用摩擦磨损试验机研究硫酸钙晶须对PTFE/CSW复合材料摩擦学性能的影响,利用扫描电子显微镜对PM复合材料的磨损表面进行微观分析.结果表明:填充硫酸钙晶须提高PTFE复合材料的耐磨损性能,但复合材料的摩擦因数略高于纯PTFE;纯PTFE的磨损机制为黏着磨损,而PTFE/CSW复合材料的磨损机制为轻微磨粒磨损和黏着磨损共同作用.当硫酸钙晶须质量分数大于10%时,PTFE/CSW复合材料的磨损机制逐渐转变为严重的磨粒磨损.     

聚酰亚胺填充PTFE材料在涡旋压缩机齿顶密封条中的应用

涡旋压缩机齿顶密封条通常由于材料磨损而失效,为了提高密封条的使用寿命,拟将聚酰亚胺填充PTFE复合材料作为涡旋压缩机齿顶密封条材料,通过试验研究其可行性。以某型号涡旋压缩机作为算例,建立密封条受力的数学模型,分析密封条工作载荷的变化规律;根据涡旋压缩机实际运行参数,设计不同的试验条件,将填充PTFE与HT250配副,在MMU-10G端面磨损试验机上进行模拟试验,研究其摩擦学性能;并利用扫描电镜观察摩擦表面的磨痕和复合材料的转移情况。结果表明:当试验条件为200 N、1 000 r/min时,摩擦副摩擦系数最小,体积磨损率为3.328×10-6;当温度超过120℃时,材料发生烧灼现象,磨损加剧。综合分析,在涡旋压缩机正常工作的条件下,将填充PTFE材料作为密封条原材料可有效地提高其使用寿命。     

聚四氟乙烯复合材料的摩擦学二次转移行为研究

采用冷压成型、自由烧结工艺分别制备了青铜粉、聚酰亚胺、二硫化钼和石墨填充改性的聚四氟乙烯复合材料,在改装的M-2000型摩擦磨损试验机上考察了材料的二次转移摩擦学性能;用扫描电子显微镜对磨损表面进行观察和分析。结果表明:增加载荷有利于提高转移膜与基底的结合强度;填料种类对PTFE复合材料二次转移膜的摩擦学性能有影响,在本实验条件下(干摩擦、室温、滑动速度为0.42m/s、接触载荷为30N),以PTFE复合材料作为润滑剂提供源使用时,PTFE/MoS2、PTFE/Graphite复合材料形成的二次转移膜最好,PTFE/Bronze复合材料二次转移膜次之,PTFE/PI复合材料形成二次转移膜的能力最差。