改性聚酰亚胺摩擦磨损性能的研究

论述了不同含量的聚四氟乙烯对聚酰亚胺(P I)/聚四氟乙烯(PTFE) 复合材料摩擦磨损性能的影响。研究结果表明, PTFE 的加入可有效地改善P I 的摩擦磨损特性, 当PTFE 含量在10～20% 的范围内时, 可明显降低P I 的摩擦系数, 其磨损特性主要表现为磨料摩擦和粘着磨损。在P I中添加不同含量的PTFE 的比较结果为: 当PTFE 含量为20% 时, 复合材料的综合性能最佳。      

偶联剂对硼酸铝晶须/双马来酰亚胺性能的影响

应用自行合成的一类新型硼酸酯偶联剂及硅烷偶联剂等对硼酸铝晶须进行表面处理,考察了硼酸铝晶须对双马来酰亚胺树脂体系性能的影响.结果表明,硼酸酯处理后的晶须对材料的改性作用较硅烷更加显著;硼酸铝晶须添加到双马来酰亚胺树脂中后,材料的弯曲强度在晶须含量为5%时达到最大值,而后随晶须含量的增大稍有下降;随晶须添加量的增大材料的弯曲模量和耐热性逐渐提高;经硼酸酯处理的晶须与树脂基体具有更好的界面粘接.     

超细γ-Al2O3/铜纤维对树脂基摩擦材料摩擦性能的影响

采用热压成型法制备了超细γ-Al2O3/铜纤维增强树脂基摩擦材料,运用模糊分析法考察γ-Al2O3含量对半金属摩擦材料摩擦磨损性能的影响.实验结果表明,γ-Al2O3/铜纤维增强树脂基摩擦材料具备适中的摩擦系数、良好的热稳定性能;随γ-Al2O3含量的增加,材料的摩擦稳定系数增大.SEM分析表明,当γ-Al2O3含量为3%时,复合材料的综合磨损率最小,磨损形式以粘着磨损为主;随γ-Al2O3含量的增加,综合磨损率逐渐增大,磨损形式为粘着磨损和磨粒磨损的复合磨损形式.     

稀土处理玻璃纤维填充PTFE复合材料的滑动磨损性能

研究了不同玻璃纤维表面处理对PTFE复合材料在干摩擦条件下滑动磨损性能的影响,并借助扫描电子显微镜(SEM)分析了磨损机理。结果表明:在干摩擦条件下,经表面处理玻璃纤维填充的PTFE复合材料的摩擦系数和摩擦表面温度比未经处理玻璃纤维填充的PTFE复合材料的低,且减磨性能优于未经处理的;而稀土处理玻璃纤维填充的PTFE复合材料的摩擦系数和摩擦表面温度最低,减磨性能最好;未经处理玻璃纤维填充的PTFE复合材料和偶联剂处理玻璃纤维填充的PTFE复合材料都发生了剧烈的粘着转移;偶联剂与稀土处理玻璃纤维填充的PTFE复合材料的磨损机理主要是明显的磨粒磨损;稀土处理玻璃纤维填充PTFE复合材料的磨损形式主要是粘着转移和轻微的磨粒磨损。     

双马来酰亚胺树脂及硫酸钙晶须改性复合材料的摩擦学性能

对双马来酰亚胺树脂及硫酸钙晶须改性体系的摩擦学性能进行了表征,应用硅烷对硫酸钙晶须进行表面改性,考察了不同偶联剂及不同的晶须添加量对硫酸钙晶须改性双马来酰亚胺树脂的摩擦磨损性能的影响,并利用SEM对材料的磨损机理进行了分析.研究发现,硅烷KH-550对硫酸钙晶须的表面处理效果良好,应用KH-550处理的硫酸钙晶须对双马来酰亚胺树脂的耐磨性能具有明显的改善作用.     

石墨填充高岭土基矿物聚合物复合材料的摩擦学性能研究

采用万能材料试验机和M-2000型摩擦磨损试验机考察了石墨填加量对矿物聚合物复合材料的机械性能和摩擦磨损性能的影响,利用XRD对材料的晶体结构进行了表征,利用SEM观察了材料的断面和磨损表面形貌并分析了其磨损机理.结果表明,填加石墨对矿物聚合物材料的机械性能会有一定程度的影响,但可以有效地改善矿物聚合物复合材料的摩擦磨损性能;随石墨填加量的增大,材料的摩擦系数和磨损率都有明显的降低,当石墨体积含量为25v%时,摩擦系数和磨损率均达到最低,分别为0.443和5.05×10-5mm3/N·m.研究发现,当石墨含量较低时,磨损机理主要是磨粒磨损,当石墨含量较高时,磨损机理除了磨粒磨损外还有粘着磨损.     

纳米陶瓷颗粒填充PTFE基复合材料的干摩擦磨损性能

利用MM-200型环-块摩擦磨损试验机研究了纳米陶瓷颗粒SiC、Si3N4、AlN和TiN对聚四氟乙烯(PTFE)复合材料在干摩擦条件下与45#钢对磨时的摩擦磨损性能的影响,借助于扫描电子显微镜观察分析了试样磨损表面形貌,并探讨了磨损机理。结果表明:添加纳米TiN减少了PTFE的摩擦系数,而添加纳米SiC、Si3N4增大了PTFE的摩擦系数。与纯PTFE相比,PTFE复合材料的耐磨性能显著提高,其中以纳米AlN的减磨效果最好,纳米Si3N4的减磨效果最差。纯PTFE的磨损机制主要表现为粘着磨损和疲劳磨损,而纳米粒子填充PTFE基复合材料的磨损机制主要表现为不同程度的粘着磨损、犁沟效应和塑性变形特征。     

感应烧结石墨/铜铁基高温自润滑复合材料摩擦学性能研究

通过基体合金化和添加不同含量的石墨,采用感应加热烧结的方法制备了石墨/铜铁基高温自润滑复合材料,在力学性能试验机和MRH-3摩擦磨损试验机上考察了复合材料从室温～500℃温度条件下的力学和摩擦磨损性能,利用扫描电镜观察分析了磨损表面形貌,进而探讨了摩擦磨损机理。结果表明,复合材料的力学和摩擦磨损性能与感应加热频率和石墨含量有关;在室温条件下,随着石墨含量的升高复合材料的力学性能变差而减磨自润滑效果变好,在室温～500℃条件下,选用合适的感应加热频率和石墨的含量可以使石墨/铜铁基自润滑材料保持良好的耐磨性;而复合材料的磨损机制由粘着磨损变为犁沟磨损。     

铁尾矿对树脂基复合材料性能的影响

采用热压成型的方法制备了不同含量铁尾矿增强的树脂基复合材料,并对其力学性能和摩擦学性能进行了研究.结果表明,铁尾矿含量小于20%时,树脂基复合材料的各项物理力学性能和摩擦磨损性能较优,其中含铁尾矿10%的样品性能最佳;当含量超过20%时,复合材料的性能随着铁尾矿含量的增加有所降低,但仍符合国内外相应的标准.扫描电镜分析表明,样品中铁尾矿保持低含量(小于20%)时,磨损表面相对平整,磨损主要以磨粒磨损、粘着磨损和疲劳磨损为主;高含量(超过20%)时,随着铁尾矿含量的逐步增加,沟犁效应加剧,且样品磨损表面出现大量磨损粒子,此磨损主要为磨粒磨损和疲劳磨损.     

混杂填料增强PTFE复合材料的摩擦磨损性能

利用M-2000型摩擦磨损试验机考察了载荷以及纳米TiO2/SiO2与玻璃纤维的混合填料对PTFE复合材料摩擦磨损性能的影响,用扫描电子显微镜观察了复合材料磨损后的表面形貌.结果表明:纳米材料与玻璃纤维的协同作用显著改善了材料的摩擦磨损性能,其中纳米TiO2与玻纤填充复合材料的耐磨性较好,磨损量降低了2～3个数量级,其磨损机制是低载荷下为磨粒磨损.高载荷下为疲劳磨损;纳米SiO2与玻纤填充复合材料的摩擦系数与PTFE相近,磨损机制是低载荷下为磨粒磨损,高载荷下为粘着磨损和表面微犁削磨损.     

硼酸铝晶须增强6061 铝复合材料的界面改性

采用溶胶凝胶C₂Al₂O₃ 涂层涂覆硼酸铝晶须方法来改善硼酸铝晶须增强6061Al 复合材料的界面性能。结果表明: 试验采用的涂覆工艺可以在硼酸铝晶须表面获得40 nm 厚的氧化铝涂层。硼酸铝晶须与铝合金基体在压铸过程中生成的几乎连续的脆性尖晶石产物使晶须连续性结构损伤严重。C₂Al₂O₃ 涂层虽然不能完全阻止界面反应的发生, 但是却有效地抑制了尖晶石界面反应, 保持了硼酸铝晶须的结构完整性。     

Inorganic whiskers reinforced bismaleimide composites

The whisker-reinforced polymer composites have good friction and wear properties and widely used in many fields. Potassium titanate (K₂Ti₆O₁₃) whiskers have good properties, lower prices and show good foreground in whisker-reinforced polymer matrix composites. The surface properties of the whisker are vital for the performance of the reinforced composites. In this paper, the friction and wear properties of potassium titanate whiskers reinforced bismaleimide copmposites and the surfaces of whiskers treated by coupling agents were studied. Two coupling agents, a silane compound (KH550) and a titanate (NDZ311) were selected to treat the surface of K₂Ti₆O₁₃ whiskers, respectively. Three whisker-reinforced BMI composites, K₂Ti₆O₁₃/BMI, K₂Ti₆O₁₃ (KH550)/BMI and K₂Ti₆O₁₃ (NDZ311)/BMI, were prepared and their tribological behaviors were investigated. Results show that the wear-resistance of the matrix improved by the incorporation of whiskers into the matrix, while the improvement efficiency is depended on the nature of the surface of whiskers and whisker content. The composite containing KH550 treated whiskers has the best wear-resistance, and that containing untreated whiskers has the poorest wear-resistance among the three composites. Experiment results were explained from the point of the interfacial adhesion between the matrix and whiskers as well as the surface morphologies of worn surface and wear particles of the matrix and composites.     

陶瓷晶须/聚合物基复合材料的研究进展

概述了钛酸钾、氧化锌、硼酸铝等陶瓷晶须增强聚合物基复合材料的研究进展,探讨了晶须含量、晶须表面处理、材料前处理方法等对提高复合材料力学性能及摩擦学性能的影响,明确了适当的表面改性方法可以使晶须的增强效果更为明显,指出了在晶须/聚合物结合面微观形态观察和分析方面的不足,提出了构建晶须/聚合物复合材料的理论模型、预测复合材料性能的研究方向.     

多纤维增强重型汽车制动器摩擦材料的摩擦磨损性能研究

采用芳纶浆粕、玻璃纤维、硅灰石纤维和钛酸钾晶须多纤维混杂增强制备重型汽车制动器摩擦材料.利用XD-MSM型定速摩擦试验机,考察了摩擦材料的摩擦系数和磨损率随温度变化的情况,并且通过扫描电镜观察了摩擦材料在不同温度下磨损后的表面形貌,分析其摩擦磨损机理.研究结果表明,所研制的摩擦材料具有足够的机械性能和优异的摩擦磨损性能,热衰退小、恢复性能好、耐磨损,可满足重型汽车制动性能的要求.材料在中高温下主要是磨粒磨损和热疲劳磨损,同时伴随着粘着磨损.     

FABRICATION OF SiCp-AI COMPOSITE MATERIALS

Liquid phase fabrication methods for aluminum matrix composites reinforced with SiC whiskers, or SiC particles have been investigated and the mechanical properties of fabricated composites have been evaluated. Three kinds of liquid phase fabrication methods; hot extrusion, hot pressing and pressure infiltration, were studied. Commercial SiC whiskers and SiC powders of alpha type and beta type were used as the reinforcements for an aluminum matrix. Among the fabrication methods investigated, the best results were achieved by the pressure infiltration. The mechanical properties and the wear resistance of the fabricated composites were measured. The SiC whisker reinforced aluminum matrix composites have high strength, so that they can be used as high specific strength materials. The SiC particulate reinforced aluminum matrix composites are not strong as the SiC whisker reinforced composites. However, the SiC particulate reinforced aluminum matrix composites have a good potential for use as wear resistant material. The hardening effect of beta type particles on the aluminum matrix was larger than that of alpha type particles.     

Effects of sintering temperature of whisker preform on the microstructures and tensile properties of Bi(OH)3-coated Al18B4O33 whisker-reinforced aluminum matrix composites

A alumina borate whisker with Bi(OH)₃ coating was prepared by a chemical method. The coated whiskers were sintered at various temperatures. The coated whisker-reinforced pure aluminum matrix composite was fabricated by squeeze casting method. The microstructures of the coated whiskers and coated composites with the different sintering temperature of whisker preform were studied, and the tensile properties of the coated composites at room temperature were also investigated. It can be found that the microstructures of coatings on the whisker surfaces and at the interface in the coated composites are strongly dependent on the sintering temperature of whisker preform. The ultimate tensile strength and elongation to fracture of the coated composites increased with the increasing of sintering temperature of the whisker preform.     

时效状态及晶须位向对SiCw/Al复合材料干滑动摩擦磨损行为的影响

本文研究了SiC晶须增强铝基复合材料在于滑动摩擦条件下,时效处理及晶须位向对复合材料磨损行为的影响,同时分析了不同状态下的复合材料对对磨环的磨损。结果表明:当晶须定向排列且垂直于摩擦面时复合材料的耐磨性最佳;适当的过时效处理可使复合材料获得比欠时效和峰时效更好的耐磨性,并且此时对对磨环的磨损也较轻,这是由于磨损过程中晶须剥落减少的缘故。     

硼酸铝晶须改性氰酸酯树脂体系的研究

研究了硼酸铝晶须改性氰酸酯树脂的作用和效果,探讨了前期处理工艺、晶须表面处理和晶须的添加对氰酸酯树脂力学性能和热性能的影响.研究结果表明:采用少量环氧树脂共聚的方法可以有效解决晶须在氰酸酯树脂中的沉降问题,达到良好的分散效果;采用进行表面处理的硼酸铝晶须,可以使氰酸酯树脂的弯曲强度、冲击强度和耐温性能得到提高.     

硼酸盐晶须改性环氧树脂性能研究

以4,5-环氧环己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯(TDE-85)/甲基纳狄克酸酐(MNA)体系作为树脂基体,分别以硼酸铝晶须和硼酸镁晶须为增强相,制备了晶须增强复合材料.研究了以不同的偶联剂表面处理的晶须对树脂体系力学性能的影响,并通过扫描电子显微镜(SEM)分析了复合材料弯曲断面的形貌.结果表明支化程度最高的硼酸酯偶联剂(tert-BE4)的表面处理效果最好,硼酸镁晶须/树脂体系的力学性能优于对应的树脂/硼酸铝晶须共混体系.