稀土化合物填充PA1010复合材料的摩擦学特性

采用热挤压注模方法制备了含不同稀土化合物如CeO2,LaF3,La2O3的尼龙1010（PA1010）复合材料。测定了复合材料的密度和硬度,在MM－200型环－块实验机上考察了其摩擦磨损性能,用光学显微镜观察了材料表面磨痕和转移膜形貌。研究结果发现,添加稀土化合物可改变PA1010的摩擦学性能,尤其是填充La2O3的PA1010复合材料的减摩、耐磨性能均最佳,PA1010的磨损主要表现为粘着、劳和逆性变形,其转移膜不连续,且有脱落现象,PA1010－15％La2O3复合材料的磨损主要为磨粒磨损,其转移膜致密光滑,薄而完整,这与其耐磨性最好的现象相一致。     

聚四氟乙烯填充PA1010的摩擦磨损性能研究

以注塑成型法制备了聚四氟乙烯(PTFE)填充PA1010复合材料,利用M-2000磨损试验机测试了该复合材料与GCr15轴承钢对摩时的摩擦磨损性能,并用扫描电子显微镜(SEM)观察了试样磨损表面形貌.结果表明:PTFE填充PA1010可显著改善尼龙复合材料的摩擦磨损性能.w(PTFE)为25%时,复合材料的摩擦学综合性能最佳.复合材料的摩擦系数和磨损体积随施加载荷、滑动速度的增加分别呈现降低和增加的趋势.在200 N载荷下,复合材料磨损主要为磨粒磨损;在400 N载荷下,磨损表现为黏着磨损和磨粒磨损共同作用.在滑动速度为0.21 m/s时,材料摩擦表面因挤压发生塑性流变,其磨损机理为磨粒磨损;在滑动速度为0.84 m/s,复合材料因热疲劳和应力疲劳发生剥层,磨损机理转变为疲劳剥层磨损.     

对偶表面粗糙度对Nano-SiO2改性PTFE复合材料摩擦学性能的影响

为了研究干摩擦条件下对偶表面粗糙度对纳米粒子填充改性聚四氟乙烯（PTFE）复合材料摩擦磨损及转移膜特性的影响规律,本文采用冷压成型、热烧结的工艺方法制备nano-SiO2填充改性PTFE复合材料;采用LSR-2M型往复摩擦磨损试验机评价了nano-SiO2改性PTFE复合材料与具有三种不同表面粗糙度的对偶钢块（GCr15）之间的摩擦磨损性能;利用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪（EDS）分别表征了转移膜及磨屑的形貌、微观结构以及化学成分,从微观角度揭示nano-SiO2改性PTFE复合材料的摩擦转移机理。试验结果表明,纯PTFE及不同含量nano-SiO2填充改性PTFE复合材料的摩擦系数均随对偶钢块表面粗糙度的增大整体呈增大趋势,在粗糙度为Ra0.1的对偶表面上复合材料的摩擦系数随着nano-SiO2含量的增加变化相对较小;在三种不同粗糙度对偶表面上,nano-SiO2的加入均有效降低了PTFE的磨损体积,当填充比例为0.5wt%时复合材料在粗糙度为Ra1.2的对偶面上摩擦学性能最佳,磨合时间约为纯PTFE的1/3（缩短了近10min）,耐磨性较纯PTFE提高了34.1%。由此可见,复合材料中nano-SiO2的含量与对偶表面粗糙度存在一定的协同效应,即nano-SiO2的含量与对偶表面粗糙度具有匹配性,合理的摩擦配副能有效促进复合材料的摩擦转移,并能在对偶表面形成覆盖率高、均匀、连续、表面较粗糙且与摩擦方向趋向一致的转移膜,有利于降低材料的磨损。     

对偶表面粗糙度对Nano-SiO2改性PTFE复合材料摩擦学性能的影响

为了研究干摩擦条件下对偶面粗糙度对纳米粒子填充改性聚四氟乙烯(PTFE)摩擦学性能的影响,采用冷压成型、热烧结的工艺方法制备nano-SiO_2填充改性PTFE复合材料;采用LSR–2M型往复摩擦磨损试验机评价了nano-SiO_2改性PTFE复合材料与具有3种不同表面粗糙度的对偶钢块(GCr15)之间的摩擦学特性;利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)分别表征了转移膜及磨屑的形貌、微观结构以及化学成分,从微观角度揭示nano-SiO_2改性PTFE复合材料的摩擦转移机理。试验结果表明:纯PTFE及不同含量nano-SiO_2改性PTFE复合材料的摩擦系数随着对偶钢块表面粗糙度的增大整体呈现增大趋势,在粗糙度Ra为0.1的对偶表面上复合材料的摩擦系数随着nano-SiO_2含量的增加变化相对较小;在3种不同粗糙度对偶表面上,nano-SiO_2的加入均有效降低了PTFE的磨损体积,当填充比例为0.5%时复合材料在粗糙度Ra为1.2的对偶面上摩擦学性能最佳,磨合时间比纯PTFE缩短了近10 min,耐磨性比纯PTFE提高了33.3%;复合材料中nano-SiO_2的含量与对偶表面粗糙度存在一定的协同效应,即填充适量nano-SiO_2的PTFE复合材料与具有一定表面粗糙度的对偶钢块组成的摩擦配副能有效促进复合材料的摩擦转移,并能在对偶表面形成覆盖率高、均匀、连续、表面较粗糙且与摩擦方向趋向一致的转移膜,有利于降低材料的磨损。     

POB改性Nano-SiO2/PTFE复合材料的摩擦转移特性研究

为了研究填充POB（聚苯酯）对Nano-SiO2/PTFE复合材料转移膜演化及摩擦性能的影响,采用冷压成型、热烧结的工艺方法制备Nano-SiO2/POB-PTFE和Nano-SiO2/PTFE两种复合材料;采用间歇称重法和原位观察法,在LSR-2M型往复摩擦磨损试验机上进行干摩擦试验;利用光学显微镜、扫描电镜和表面轮廓仪分别表征了转移膜的表面形貌、微观结构和三维形貌,从微观角度分析摩擦转移机理。结果表明,Nano-SiO2/PTFE复合材料的转移膜在对偶表面上形貌变化较快,不断重复生成-脱落过程,并伴随严重磨损,且没有形成较完整的转移膜。此外,生成的转移膜分层明显,且脱落痕迹显著,并有大量米粒状的磨屑附在对偶面上,导致反光性较差。而POB填充Nano-SiO2/PTFE复合材料,不仅增强了转移膜在对偶表面上的粘附力,又促进了均匀、连续转移膜的更好形成,表面反光性好,并且Nano-SiO2/POB-PTFE复合材料的磨损量较Nano-SiO2/ PTFE复合材料降低了两个数量级。POB与Nano-SiO2这两种填料可在PTFE复合材料的摩擦转移中形成协同减磨效应,从而有效促进转移膜均匀生成和稳定粘附,并大幅降低磨损率,这对斯特林机活塞环干摩擦密封材料的研制有良好的指导意义。     

POB改性Nano–SiO2/PTFE复合材料的摩擦转移特性研究

为了研究填充聚苯酯(POB)对Nano–SiO₂改性聚四氟乙烯(PTFE)复合材料转移膜演化及摩擦性能的影响,采用冷压成型、热烧结的工艺方法制备Nano–SiO₂/POB–PTFE和Nano–SiO₂/PTFE两种复合材料;采用间歇称重法和原位观察法,在LSR–2M型往复摩擦磨损试验机上进行干摩擦试验;利用AXIO Imager.A2m光学显微镜、QUANTA FEG 450热场发射扫描电镜和MicroXAM–800非接触式3维表面轮廓仪分别表征转移膜的表面形貌、微观结构和3维形貌,从微观角度分析摩擦转移机理。试验结果表明,Nano–SiO₂/PTFE复合材料的转移膜在对偶表面上形貌变化较快,不断重复“生成–脱落”过程,并伴随严重磨损,且没有形成较完整的转移膜。此外,生成的转移膜分层明显,且脱落痕迹显著,并有大量米粒状的磨屑附在对偶面上,导致反光性较差。而用POB填充Nano–SiO₂/PTFE复合材料不仅增强了转移膜在对偶表面上的黏附力,还促进了均匀、连续转移膜的更好形成,对...     

碳纳米管/PTFE基复合材料摩擦学性能的研究

以碳纳米管(CNTs)为填料制备了，PTFE基复合材料，并研究了，该复合材料在干摩擦条件下与不锈钢对摩时的摩擦磨损行为，实验结果表明，CNTs／PTFE复合材料的摩擦系数随着CNTs含量的增加呈降低的趋势，其耐磨性能明显优于纯PTFE，当CNTs的体积分数为15％～20％时，其抗磨性能最好，MSEM观察发现纯PTFE的断面上分布着大量的带状结构，而填充了CNTs后，则未观察到这种带状结构，这说明CNTs有效地抑制了PTFE结构的破坏，对PTFE和CNTs／PTFE复合材料的摩擦表面的SEM观察发现，前者的摩擦表面分布着较明显的犁削和粘着磨损的痕迹，而后者的摩擦表面则平整光滑，这表明以CNTs作为填料可有效地抑制PTFE的磨损。     

水环境下二硫化钼/聚四氟乙烯复合材料与石英玻璃的超润滑摩擦学特性

采用M-200型摩擦磨损试验机,对比研究了几种填充PTFE复合材料与石英玻璃对磨时,在水润滑、低速、较高载荷条件下的摩擦学特性。结果表明:在水润滑条件下,MoS2/PTFE复合材料与石英玻璃对磨时的摩擦系数可低于0.005,表现出超润滑摩擦特性,而且具有稳定的摩擦系数和很低的磨损率。石英玻璃所具有的优良表面特性和优异的亲水性是实现超润滑的关键。当添加高硬添料时,石英玻璃表面容易受到破坏,导致摩擦学性能下降。     

碳纤维增强PTFE复合材料的摩擦磨损性能研究

实验选用螺旋碳纤维(CMCs)和直碳纤维(SCF)填充改善聚四氟乙烯(PTFE)的综合性能。测试了纯PTFE及其复合材料的摩擦磨损、硬度、抗压强度等性能,并利用扫描电镜对磨损表面及残留在表面的磨屑和转移膜进行形貌观察。结果表明:添加其中任何一种碳纤维都会不同程度地提高PTFE复合材料的摩擦因数,高载下的摩擦因数稍低于低载下的摩擦因数,另外,随着碳纤维含量的增加,其耐磨性能逐步提高,磨损率下降;直纤维增强复合材料的硬度呈先增大后减小的趋势,螺旋碳纤维增强复合材料的硬度则缓慢提高,两种纤维均可使抗压强度提高,且螺旋碳纤维的效果更为明显,从断裂位移可以看出,碳纤维的添加大大改善了纯PTFE的塑性性能。     

载荷对氧化锌晶须增强尼龙摩擦磨损的影响

采用热压成型方法制备了不同质量分数氧化锌晶须(ZnOw)尼龙1010(PA1010)复合材料,对复合材料的力学性能和摩擦学性能进行了试验研究,分析了复合材料的磨损机理.结果表明,填充ZnOW可以增加尼龙的压缩强度和弹性模量;提高并稳定尼龙复合材料的摩擦系数,增强复合材料的抗磨损性能.纯尼龙随着载荷的增大摩擦系数急剧降低,磨损率上升,而复合材料的摩擦系数和磨损率受载荷的影响较小.当ZnOw质量分数达到15%时,复合材料的摩擦系数最高,磨损率最低.纯尼龙的磨损随着正压力的增加由磨粒磨损和轻微黏着磨损转变为热破坏.ZnOw/PA复合材料随着ZnOw质量分数的增加,磨损由黏着磨损,转变为犁沟、疲劳断裂和转移膜的反向转移.     

表面处理碳纤维对增强尼龙复合材料性能影响

采用空气氧化法对碳纤维进行表面处理 ,以注塑成型法制备碳纤维增强尼龙 1 0 1 0复合材料 .研究发现表面处理碳纤维可明显提高增强尼龙复合材料的拉伸强度和摩擦学性能 ,其中摩擦系数较未处理碳纤维增强降低了 3 0 %～ 5 0 % ,而耐磨性提高了 2～ 3倍 .用扫描电镜对拉伸断口和磨损表面形貌分析发现 ,表面处理可显著改善碳纤维和尼龙基体间的界面结合性能 .最后对影响表面处理碳纤维增强复合材料性能的作用机理进行了初步分析     

纳米SiO2填充尼龙PA1010的摩擦磨损性能实验研究

用纳米 Si O2 填充 PA1 0 1 0制备了尼龙复合材料 ,并用 MM- 2 0 0磨损试验机对尼龙复合材料与 45钢在干摩擦条件下的摩擦磨损实验进行了实验 .研究表明 ,纳米 Si O2 填充 PA1 0 1 0大幅度提高了尼龙复合材料的耐磨性 ,降低了摩擦系数 .纳米 Si O2 填充量在 1 0 %左右时 ,尼龙复合材料达到最低摩擦系数 0 .32和最低磨损量 0 .2 mg,磨损量比纯 PA1 0 1 0降低了 60多倍 ,摩擦系数降低了 1倍 .对纳米 Si O2 填充尼龙的磨损机理研究发现 ,纳米 Si O2 填充尼龙复合材料的磨损机理受滑动速度和接触载荷影响比较大 .当摩擦副 PV值小于 60 Nm/ s时 ,尼龙复合材料的磨损机理主要是切削和粘着磨损 .当摩擦副 PV值大于 60 Nm/ s时 ,磨损机理转变为疲劳剥层或熔融流变 ,导致磨损量急剧增长 .     

填料特性对尼龙摩擦学性能的影响及作用机理

在尼龙１０１０（ＰＡ１０１０）中分别添加颗粒状、层状、纤维状填料,制备出系尼龙基复合材料,利用环块磨损实验机研究了填料的形态,性质对尼龙基复合材料干摩擦条件下摩擦学性能的影响。结果表明,当填料的质量分数为３０％时,玻璃纤维、高岭土、铝粉、二氧化硅以及氧化铜均能改善ＰＡ１０１０的摩擦学性能,其中以玻璃纤维（ＧＦ）最为显著,层状结构的高岭土也有较好的效果,其他３种各向同性填料的改性效果差别较小,利用高倍显微镜对尼龙及其复合材料的转移行为,磨损机理以及填料减磨机理进行了研究,分析表明,填料的加匀不同程度的促进了复合材料向对介副表面的转移、改善了材料的摩擦学性能,而各种填料的减磨机理也不一样,尼龙基复合材料的磨损形式以粘着磨损,疲劳磨损为主,此外还有磨粒磨损,在给定实验条件下,ＰＡ１０１０复合材料含有质量分数为３０％的     

Effect of Carbon Nanotube on the Oscillating Wear Behaviour of Metal-PTFE Multilayer Composites

Two kinds of metal-PTFE multilayer composites, which were composed of a steel backing, a middle layer of sintered porous bronze and a surface layer of polytetrafluoroethylene(PTFE) filled by carbon nanotubes(CNTs) or not, were prepared. The wear properties of metal-PTFE multilayer composites oscillating against 45 carbon steel under dry condition were evaluated on an oscillating wear tester, and the effect of CNTs on wear behaviour of metal-PTFE multilayer composites was studied. The results showed that the worn surface of metal-PTFE multilayer composites was characterized by adhesive wear, abrasive wear and fatigue wear. The CNTs greatly increased the adhesion strength of PTFE in the metal-PTFE composites and thereby greatly reduced puck, ploughing, and fatigue failure of PTFE during wearing. The PTFE filled with CNTs prevented direct contact between the mating surfaces and served as fine self-lubricating film, in which the oscillating wear mechanism of the composites was changed to a slightly adhesive wear. Therefore, the CNTs significantly decreased the weight loss and obviously increased the wear resistance of metal-PTFE multilayer composites.     

微米氧化铝/尼龙复合材料煤泥润滑条件下滚滑摩擦磨损行为

使用微米氧化铝(Al2O3)为增强剂,以尼龙1010为基体,进行氧化铝/尼龙复合材料在煤泥润滑条件下的滚滑动摩擦磨损实验.通过实验发现,水能降低氧化铝/尼龙复合材料的摩擦系数,但增大了磨损量.煤泥润滑时尼龙1010材料的摩擦系数为0.096;氧化铝/尼龙复合材料的平均摩擦系数为0.089,只有纯尼龙的92.7%.尼龙磨损量是3.32mm3;Al2O3/尼龙复合材料的磨损量平均为15.73mm3;Al2O3/尼龙复合材料的平均磨损量平均是尼龙的4.74倍.     

GF增强尼龙1010复合材料的磨擦学性能研究

制备了玻璃纤维（GF）增强尼龙1010复合材料,在环一块磨损试验机上研究了复合材料的摩擦学性能。结果表明：GF含量对复合材料的摩擦学性能有显著影响,GF质量分数为35％时增强效果较好;随着滑速的增加,GF增强尼龙1010复合材料的摩擦系数和磨损量持续上升。干摩擦下的复合材料磨损以疲劳断裂和粘着为主,且纤维出现磨损、断裂及从基体中剥落的现象。在油润滑下材料向对偶产生轻微的转移,与干摩擦相比复合材料的摩擦系数和磨损量大为降低;水润滑下的尼龙以化学腐蚀磨损和磨粒磨损为主,此时复合材料摩擦系数也有较大程度的降低,但磨损量较干摩擦增大。     

Tribological Behavior of Nano-ZrO_2 Reinforced PTFE-PPS Composites

Polytetrafluoroethylene(PTFE) is a commonly used seal material for oil-free engine that is well known for its excellent tribological properties. In this work, the nano-ZrO_2 particles were used as the friction modifiers to improve the friction and wear performance of PTFE-PPS composites. The friction and wear characteristics of PTFE/PPS-nano-ZrO_2 composites were investigated by a block-on-ring tester under dry friction sliding condition. The worn surfaces, counterpart transfer films and wear debris were studied by scanning electron microscopy and X-ray photoelectron spectroscopy. It was found that the increase of nanoZrO_2 content could effectively reduce the coefficient of friction and enhance the anti-wear ability of PTFEPPS composites. Especially, the best tribological properties of the composites were obtained when the particle content of nano-ZrO_2 was 10 vol%, the anti-wear performance of composite is 195 times better than that of the unfilled PTFE-PPS composite. Under different conditions, the coefficient of friction of PTFE/PPS-nano-ZrO_2 composites was more affected by the applied load while the wear rate was more affected by the sliding velocity.