钢/铜混杂纤维增强摩擦材料摩擦学性能研究

以丁腈橡胶改性酚醛树脂为树脂基体,钢纤维-铜纤维混杂纤维作为变量,经热压烧结制备一种摩擦材料,在干摩擦条件下通过摩擦磨损试验机考察其摩擦学性能,并用扫描电镜(SEM)对摩擦材料的表面磨损微观形貌进行观察分析,以研究钢/铜纤维混杂对摩擦材料摩擦学性能的影响。实验表明:随滑动速率的增大,材料的摩擦系数、磨损率呈现减小趋势;轻载时,材料的摩擦系数、磨损率较高,重载时,摩擦系数、磨损率则相对较低。摩擦过程中,添加钢/铜混杂纤维的材料磨损形式为塑性变形和磨粒磨损;未添加混杂纤维的材料磨损形式主要为粘着磨损。由此可见,钢/铜混杂纤维的加入可以有效提高材料的摩擦系数,降低其磨损率,明显改善材料的摩擦学性能。     

尼龙共混复合材料的摩擦学性能研究

研究制备了三种共混型尼龙复合材料UHMWPE／PA66、MAH—g—EPDM／PA66、UH—MWPE／MAH—g—EPDM／PA66，对比评价了三种材料和纯尼龙66的摩擦学性能，对UHMWPE、MAH—g—EPDM对PA66摩擦磨损性能的影响进行了微观分析。摩擦磨损试验及SEM分析表明，MAH—g—EPDM／PA66材料具有良好的摩擦学性能和界面形态。MAH—g—EPDM明显提高尼龙的摩擦学性能，三元共混物的磨损过程中可以生成良好的聚合物转移膜。     

固体润滑剂对碳纤维增强尼龙复合材料摩擦学性能的影响

分别制备了PTFE／碳纤维、MoS2／碳纤维混杂增强的尼龙66复合材料,用MM-2000型摩擦磨损试验机评价其摩擦磨损性能,用SEM和XPS分析了磨损表面。结果表明：PTFE／碳纤维混杂增强可以明显改善尼龙复合材料摩擦学性能;MoS2／碳纤维混杂增强没有改善复合材料的摩擦学性能;MoS2在摩擦过程中氧化生成的MoO3充当了摩擦副之间的磨粒,其磨损机理推测为粘着和磨粒磨损的综合作用。     

碳纤维增强尼龙1010复合材料的摩擦磨损性能及磨损机理研究

以注塑成型法制备了尼龙1010及碳纤维(CF)增强尼龙1010复合材料，研究了CF含量和载荷对材料摩擦学性能和磨损机制的影响。结果表明，CF的加入可显著改善尼龙的摩擦学性能，以体积分数为20％的CF增强尼龙1010复合材料的耐磨性能最好。较低的CF含量下复合材料磨损表面主要受到对偶钢环上微凸峰的切削和犁沟作用，较高载荷时发生了热疲劳剥层磨损；随着CF含量增加，复合材料表面在较高载荷时产生明显疲劳断裂，并使对偶钢环产生较剧烈磨损。     

碳纳米管及石墨烯协同增强尼龙6摩擦学性能的分子动力学模拟

为研究碳纳米管（CNT）和石墨烯片(GNS)协同增强尼龙6（PA6）复合材料摩擦学及力学性能的微观机制,利用分子动力学方法模拟PA6及其复合材料的拉伸过程及摩擦学行为,分析CNT、GNS对PA6复合材料力学及摩擦学性能的影响。建立Fe原子与纯PA6和PA6/ CNT、PA6/GNS、PA6/GNS/CNT复合材料组成的摩擦学模型,并对模型进行几何优化、退火及动力学平衡,通过对Fe原子施加0.2 GPa应力及0.01 nm/ps速度进行摩擦模拟。研究结果发现,PA6/GNS/CNT复合材料摩擦因数在所有材料中最低为0.252;相比其他3种材料,PA6/GNS/CNT复合材料的抗剪切性能最好,且弹性模量及剪切模量均有提高。通过对比分析4种材料的径向分布函数、摩擦界面温度、材料总势能揭示了CNT和GNS协同增强PA6摩擦学及力学性能的作用机制,指出加入的CNT/GNS通过范德华及静电力作用降低了PA6与Fe原子摩擦副之间的相互作用,此外一维CNT与二维GNS通过π-π堆叠杂化作用形成了3D杂交堆叠体系,协同增强了PA6的摩擦学性能。     

钻杆转速对铝合金隔水管摩擦学性能的影响

以G105钻杆材料和7075铝合金隔水管材料为对摩副,通过销盘摩擦实验研究了钻杆转速对7075铝合金隔水管摩擦学性能的影响。研究结果表明:随着钻杆转速的增大,7075铝合金隔水管的磨损率先减小后增大,平均摩擦系数逐渐减小。在低钻杆转速下(50 r/min),由于大量磨粒滞留在摩擦面,主要磨损机理是磨粒磨损;在中等转速下(100 r/min),由于接触面温度升高,隔水管表面形成一层致密的摩擦层,有效地保护了铝合金隔水管基体,此时磨损机理作为氧化磨损;在高钻杆转速下,摩擦接触面温度急剧升高,此时主要磨损机理转变为粘着分层磨损。研究成果可以为钻井工程师安全使用7075铝合金隔水管提供一定的参考。     

热固性轮缘润滑材料摩擦学性能研究

为解决湿式轮缘润滑法承载能力差、污染环境等问题,以热固性树脂和润滑剂MoS_2为主要原料,采用模压方法制备2种热固性固体轮缘润滑材料;利用M-200型摩擦实验机考察其摩擦磨损性能,利用X-射线衍射、红外光谱、扫描电子显微镜等手段分析材料的物相成分、组织结构以及磨损后表面形貌和成分等,并分析材料的润滑和磨耗机制。结果表明:制备的2种热固性润滑材料中,含摩擦改性剂的1号润滑材料的力学性能优于不含摩擦改性剂的2号润滑材料,并且其在摩擦过程中形成了均匀连续的转移膜,因摩擦因数低而稳定,磨损率也较低。摩擦改性剂的加入促进了热固性树脂的固化以及润滑剂在热固性树脂中的分散,使得材料的力学性能更优;摩擦改性剂与润滑剂MoS_2起协同作用,促进了均匀转移膜的生成,进而提高了固体润滑材料承载力和耐磨性。     

铜粉对PTFE复合材料力学及摩擦学性能的影响

通过向聚四氟乙烯(PTFE)中添加不同含量的铜粉,研究其力学性能和摩擦磨损性能;研究不同形状和粒径青铜粉,以及铜粉中其他成分对PTFE材料性能的影响。结果表明:铜粉质量分数为40%时,PTFE复合材料具有良好的力学性能,其耐摩擦磨损性能适中。在相同含量的青铜粉/PTFE复合材料中,铜粉粒径越大,其耐磨损能力越差,磨痕宽度越大,铜粉粒径越小,其复合材料的耐磨损性能越好,磨痕宽度越小。不规则青铜粉填充的PTFE复合材料具有较好的力学性能,但是球形铜粉填充的PTFE复合材料具有较好的耐磨损性能。青铜粉中的锡、铅、锌具有良好的减磨效果。     

润滑条件对纳米SiO2填充尼龙复合材料摩擦学性能的影响

利用MM-200磨损实验机在干摩擦、水润滑和油润滑等条件下，研究了润滑条件对含量为10％的纳米SiO2填充尼龙1010复合材料与45^#钢对磨时的摩擦学性能的影响，并利用扫描电子显微镜对纳米SiO2-PA1010复合材料的磨损表面和磨损机理进行了观察和分析。结果表明水润滑时，纳米SiO2-PA1010复合材料的摩擦因数比在干摩擦时有一定程度的降低，但磨损量却比干摩擦时增加了很多；而在油润滑时，摩擦因数和磨损量均比干摩擦和水润滑时降低了许多；复合材料的磨损机制也随着润滑条件的不同发生了相应的变化。     

短切玻璃纤维增强尼龙材料的摩擦与磨损

在环块式磨损试验机上研究了载荷、速度以及润滑介质等因素对自制短切玻璃纤维增强尼龙材料摩擦学行为的影响 ,利用扫描电镜对其磨损机理进行分析。发现 :材料的摩擦系数随载荷的增加而下降 ,达到最小值后 ,又随载荷的增加而持续上升 ,随着速度的增加 ,材料的摩擦系数增加 ;材料的磨损量则随载荷、速度的增加而持续增加 ;材料的磨损以粘着、疲劳为主。在润滑条件下 ,复合材料的摩擦系数大大降低 ;油润滑条件下 ,材料基本无磨损 ,但水润滑条件下 ,材料的磨损量反而比干摩擦条件下大。     

短玻纤填充PTFE复合材料磨损性能研究

用机械共混、冷压成型和烧结的方法制备了不同质量分数(10％～40％)的短玻纤填充PTFE复合材料样品。用MM-200型磨损试验机评价了不同样品在于摩擦定载荷条件下的磨损性能；用扫描电子显微镜(SEM)对试样的磨损表面进行了观察分析。结果表明：在所采用的实验条件下，随短玻纤含量的增加，抗磨损性能先增大后减小，在含量为30％取得最佳抗磨损性能。     

ZnOw填充铸型尼龙复合材料滚动摩擦磨损行为

研究ZnOw填充铸型尼龙(MC)复合材料的滚动摩擦学性能.结果表明,ZnOw/MC复合材料的拉伸强度随氧化锌晶须含量增加而升高,而断裂伸长率随氧化锌晶须含量的增加而降低;ZnOw/MC复合材料的摩擦因数和磨损率均随氧化锌晶须含量增加而降低;随着氧化锌晶须填充量的增加,磨损.ZnOw/MC复合材料的磨损机制由黏着磨损变为疲劳     

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。     

SiC颗粒增强PTFE基复合材料磨损图的研究

研究了SiC颗粒增强PTFE基复合材料(PTFE／SiCp)在干摩擦条件下的磨损特性。对磨损表面进行了观察分析，建立了复合材料磨损机制转变图，对在不同磨损条件下的磨损机制进行了概括。结果表明，SiC颗粒增强PTFE基复合材料发生轻微磨损的主要机制是显微切削，发生严重磨损的主要机制是粘着磨损。     

纳米金属粉填充Ekonol/PTFE复合材料的摩擦磨损性能研究

评价了分别用不同体积含量的纳米镍粉和纳米铜粉填充聚苯酯/聚四氟乙烯(Ekonol/PTFE)复合材料体系的力学性能,利用M-200型磨损试验机研究了纳米Ni、纳米Cu含量对Ekonol/PTFE复合材料摩擦学性能的影响,借助扫描电子显微镜和能谱分析手段考察试样磨损表面和磨屑,并探讨其摩擦磨损机制。结果表明,纳米Ni能在一定范围内增加Ekonol/PTFE复合材料的冲击强度;纳米金属粉填入量较小时均能增加复合材料的洛氏硬度。纳米Ni与纳米Cu均能增加Ekonol/PTFE复合材料的摩擦因数并降低磨损率。其原因在于纳米金属粉在复合材料摩擦表面富集,通过金属分子间的吸引作用,增大复合材料的摩擦因数。     

填料种类对聚苯酯基复合材料摩擦学性能的影响

在聚苯酯(Ekonol)中分别添加不同种类的填料,制备出一系列性能不同的Ekonol基复合材料,研究了填料的形态、性质对Ekonol复合材料摩擦磨损性能的影响,分析了磨损面、对磨面转移膜形貌,并探讨了摩擦磨损机制。结果表明,在填料的填充量相同时,层状固体润滑剂聚四氟乙烯(PTFE),由于从本质上改善了非熔融Ekonol的内部粘结,且协助形成较为连续、平滑的转移膜,对Ekonol摩擦学性能的改善最为明显;其次为纤维状填料。相比于尺寸细微的六钛酸钾晶须,粗大的玻璃纤维(GF)或碳纤维(CF)之间相互交错,对Ekonol起到了较好的承载骨架作用,更为有效提高Ekonol的摩擦学性能。GF比CF与Ekonol之间的亲和性较好,对应于GF/Ekonol复合材料的摩擦学性能优于CF/Ekonol复合材料;纳米颗粒填料对Ekonol有着弥散增强作用,但对Ekonol摩擦学性能的改善效果最差。     

聚合物填充聚四氟乙烯复合材料的摩擦磨损性能

采用机械共混-冷压成型-烧结的工艺制备了PEEK、PPS填充PTFE基粘弹．摩擦型阻尼材料,用环-块式磨损试验机研究了在干摩擦条件下的摩擦磨损性能;用扫描电子显微镜观察磨损表面形貌和内部组织结构。结果表明：混合填充PEEK和PPS时,2种填充物的比例对材料的摩擦因数影响不大,当二者含量相近时,摩擦因数最大;填充物对磨损性能的影响与对摩擦因数的相同;随着PEEK含量的增加和PPS含量的减少,材料的磨损方式由疲劳剥落磨损为主转变为犁削、粘着磨损;PTFE含量的增加,使得复合材料的摩擦因数减小,而磨损有所增大。综合考虑认为,PTFE与适当比例的PEEK／PPS混合填充,具有合适的摩擦因数和较好的耐磨性,能够满足特殊工况下阻尼材料的需要。     

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.