PTFE基复合材料海水润滑下的摩擦学性能研究

研究碳纤维/聚四氟乙烯（CF/PTFE）、玻璃纤维/聚四氟乙烯（GF/PTFE）复合材料与氮化硅陶瓷配副在海水环境下的摩擦学性能与润滑机制,分析滑动速度对摩擦副海水润滑性能的影响规律。结果表明：在海水润滑条件下,随着滑动速度的增加,PTFE、CF/PTFE、GF/PTFE材料与Si3N4陶瓷配副时的摩擦学性能均有明显改善,摩擦因数与磨损率均呈显著降低的趋势,其中CF/PTFE复合材料表现出更为优异的摩擦学性能,在1 000 r/min滑动速度下摩擦因数低至0.026。磨损表面表征结果表明,在海水润滑条件下,PTFE基复合材料在摩擦过程中由于摩擦化学反应生成了润滑膜,可为摩擦副提供良好的润滑和减磨作用,从而减少摩擦磨损行为的发生。     

配副材料对碳纤维增强环氧树脂复合材料摩擦学性能的影响

采用铺层/热压烧结的方法制备交叉铺层的碳纤维增强环氧树脂复合材料,探究配副材料及载荷对铺层材料摩擦学性能的影响,并探讨复合材料的磨损机制。结果表明:随着载荷的增加,复合材料的摩擦因数逐渐降低,磨损率则逐渐增加;在研究的载荷下,复合材料与轴承钢配副时摩擦因数较低,而与Si₃N₄和Al₂O₃陶瓷球配副时润滑性能较差;在低载荷下复合材料与轴承钢配副时磨损率较高,高载荷下则相反。磨损表面形貌分析显示:当施加的载荷较低时,磨损表面形貌主要为犁沟及少量裂纹,磨损机制主要为磨粒磨损;当载荷较高时,高的接触应力使磨损表面产生了大量裂纹并伴随树脂基体脱落,磨损机制由磨粒磨损转变为疲劳磨损。     

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。     

碳织物增强聚合物基自润滑材料摩擦学性能研究进展

从聚合物基体、组分改性、碳织物增强工艺、材料摩擦磨损机制等方面综述碳织物增强树脂基自润滑复合材料摩擦学研究现状。比较热塑性与热固性树脂基体在该类材料中的应用特点,介绍聚合物本体改性和减摩增强填料改性提高摩擦学性能的各种方法,总结当前摩擦学研究中碳织物增强制备工艺及典型材料的摩擦学性能,指出减摩机制、磨损形式、摩擦温升为该类材料摩擦学性能研究中关注的焦点。温度范围广、力学性能优良、易加工成型、无污染的新型材料与成型工艺为今后碳织物增强聚合物基自润滑复合材料摩擦学研究中的首选。     

润滑油添加剂对聚合物材料摩擦磨损性能的影响研究

利用MM－200型磨损试验机考察了ZDDP对聚合物材料（PTFE、PI及MCPA）－GCr15轴承钢摩擦副摩擦磨损性能的影响。研究发现，液体石蜡及含ZDDP的液体石蜡润滑均可大幅度改善聚合物材料的摩擦磨损性能，且使其摩擦系数比干摩擦时降低一个数量级，摩擦副表面的ZDDP吸附膜均在不同程度上提高聚合物材料的耐磨性，但其对聚合物材料的摩擦性能影响不大。     

石墨填充聚四氟乙烯基复合材料的摩擦学性能

为了研制PTFE基粘弹-摩擦型阻尼材料,采用机械共混-冷压成型-烧结的工艺制备了石墨、聚苯硫醚、聚醚醚酮混合填充PTFE基复合材料,利用环-块式磨损试验机,在干摩擦条件下考察了复合材料的摩擦学性能,并用扫描电镜观察了磨损表面形貌,研究了复合材料的磨损机制。结果表明:PTFE含量不同的复合材料,随石墨填充量的增大,摩擦因数和磨损率的变化趋势不同,磨损主要由犁削、粘着和疲劳剥落中的一种或几种引起;适当配比的PTFE基复合材料具有较好的摩擦阻尼性能,能够满足粘弹-摩擦阻尼材料的要求。     

玻璃和碳纤维含量对树脂基摩擦材料摩擦学性能的影响

采用腰果壳油改性酚醛树脂为基体,添加不同比例的碳纤维和玻璃纤维,利用热压烧结的方式制成摩擦材料。利用环-块摩擦磨损实验机与高速钢配副研究摩擦材料在不同制动条件下的摩擦学性能。研究结果表明:碳纤维和玻璃纤维的总量一定时,随着玻璃纤维的含量增加,摩擦材料的摩擦因数随之增大;而相应的磨损率先减少后增大;在摩擦过程中,摩擦材料极易在磨损表面形成一层致密的摩擦膜,摩擦膜的产生降低了摩擦材料的摩擦因数和磨损率,且在高速条件下,摩擦膜更容易形成;当玻璃纤维和碳纤维的质量分数分别为8%、9%时,摩擦材料表现出最好的摩擦学性能;玻璃和碳纤维填充摩擦材料的磨损机制主要为黏着磨损。     

防冻液环境下PPS复合材料与不同配副材料的摩擦学行为

采用热压成型法制备短切碳纤维增强聚苯硫醚(PPS)复合材料,研究汽车专用防冻液环境中复合材料与4Cr13不锈钢、SiC陶瓷和Al2O3 陶瓷配副在不同载荷下的摩擦磨损性能;考察摩擦副在防冻液中的润湿性与耐腐蚀性;利用激光共聚焦显微镜和扫描电子显微镜对复合材料及对偶件磨损面进行观察,结合磨损面EDS和XRD分析探究材料的摩擦磨损机制。结果表明：防冻液环境中,SiC陶瓷耐腐蚀性能最强,Al2O3 陶瓷润湿性最好;在相同载荷下与4Cr13配副时复合材料的磨损率最低,但摩擦因数随载荷的增大上升最快,对偶件磨损率最大且磨粒磨损严重;与SiC或Al2O3配副时复合材料摩擦面呈现研磨特征;在相同载荷下与Al2O3 配副时复合材料磨损率最大,磨屑向对偶件表面沉积,与SiC配副时复合材料摩擦因数最小且对偶件磨损率最小。因此PPS复合材料与SiC配副宜作为防冻液环境下长耐久滑动轴承的优选材料。     

PTFE对纤维增强尼龙66材料摩擦学性能的影响

考察了玻璃纤维（GF）增强尼龙66复合材料的摩擦磨损性能,以及PTFE对复合材料摩擦学性能的影响,利用扫描电镜分析了磨损形貌。结果表明：15％GF增强尼龙复合材料的摩擦学性能改善不明显,而且磨损量高于纯尼龙;加入PTFE在摩擦过程中形成了转移膜,降低了玻璃纤维增强尼龙复合材料的摩擦磨损,改善了其摩擦学性能。     

碳材料填充 PTFE 复合材料摩擦磨损性能

利用 MM-200 型磨损试验机考察了石墨、碳纤维、硬碳和软碳填充 PTFE 复合材料的摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜观察分析磨损表面形貌及磨损机制.结果表明,碳材料可以不同程度地提高 PTFE 的耐磨性,它们对PT-FE 耐磨性的提高程度各不相同,其中以硬碳填充 PTFE 复合材料的磨损质量损失最小,石墨填充 PTFE 复合材料的磨损质量损失较大;不同填充材料对 PTFE 摩擦因数的影响各不相同,其中石墨填充 PTFE 的摩擦因数较小.石墨、软碳填允复合材料磨损机制以粘着磨损为主,硬碳、碳纤维复合材料,则表现为粘着磨损和磨粒磨损.     

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。     

聚苯酯填充聚四氟乙烯复合材料摩擦学行为研究

采用聚苯酯（Ekonol）、Ekonol／PAB纤维增强聚四氟乙烯（PTFE）制备利用转移膜润滑的摩擦副材料，并研究了两组材料在于摩擦条件下与9Cr18轴承钢对摩时的摩擦学性能；运用扫描电镜分析了两组材料磨损表面形貌和磨损机理。结果表明：随着Ekonol含量的增大，Ekonol填充PTFE复合材料的摩擦因数逐渐增大，当Ekonol质量分数超过25％时摩擦因数略有下降，磨损方式由以犁削磨损为主转变为以疲劳磨损为主；而Ekonol／PAB纤维填充门FE复合材料的摩擦因数，随Ekonol含量的增大而增大，磨损方式由以粘着磨损为主转变为以疲劳磨损为主。Ekonol／PAB纤维填充PTFE复合材料的摩擦学性能优于Ekonol填充PTFE复合材料。     

铝基复合摩擦材料摩擦磨损性能研究

以S iC颗粒增强的铝基复合材料(S iCp)与GCr15钢配副为对象,与现用的蠕墨铸铁(Compacted graph ite iron)制动盘材料进行对比,应用销-盘式高速摩擦磨损模拟试验,研究摩擦磨损条件对摩擦学特性的影响规律。     

镶嵌PTFE镍基固体自润滑材料的研究

研究了在镍铬钼合金中镶嵌PTFE复合材料的摩擦磨损特性,结果表明：镶嵌PTFE镍基固体自润滑材料具有显著低于基体材料的摩擦因数和磨损率;基体材料在摩擦过程中表现出很明显的粘着磨损特征；由于PTFE及鳞片石墨在摩擦面上的转移成膜性,镶嵌PTFE镍基固体自润滑材料具有优良的摩擦磨损性能。     

铜对高硼铁基轴承材料组织及摩擦学特性的影响

采用粉末冶金压制烧结工艺制备了含铜量不同的高硼铁基自润滑轴承复合材料,并在HDM20型端面摩擦磨损试验机上对其进行了验证试验,利用X射线衍射仪、扫描电镜和能谱分析仪分析了铜对高硼铁基烧结轴承材料组织结构、摩擦磨损特性的影响及作用机理。结果表明:铁基烧结轴承材料内部形成的硼化物会使基体结合强度变差,劣化其力学及摩擦学特性;而铜能在高硼铁基复合材料中形成合金相,起到"黏结"作用,铜的质量分数为20%时材料内部组织的结合强度、密度及硬度协调适宜,综合摩擦学性能优良。     

聚酰亚胺填充三层复合材料摩擦磨损影响因素分析

考察了两种不同类型PI树脂填充PTFE基体三层复合材料的摩擦学特性,分析了PI配方与含铅配方的性能差异及其微观作用机理,并探讨了固体润滑剂对该类复合材料摩擦磨损性能的影响。研究表明,一般情况下双马来型PI填充复合材料在油润滑时的摩擦因数和磨损量最小,但在大载荷下含MS10配方材料的减摩性能更为突出。     

聚苯酯填充聚四氟乙烯基超声电机转子摩擦材料性能研究

制备聚苯酯填充聚四氟乙烯基超声电机转子摩擦材料,探讨聚苯酯含量对聚四氟乙烯基摩擦材料力学和摩擦学性能以及对应超声电机性能的影响。结果表明:聚苯酯能够提高PTFE复合材料的硬度和弹性模量;随着聚苯酯含量的增加,复合材料的摩擦因数和磨损量均先减小后增大,在本文研究范围内,当聚苯脂质量分数为5%时,复合材料的摩擦因数最小,磨损量最低,且使用该复合材料时超声电机的堵转力矩和空载转速均较高,综合性能较优。     

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。     

Ekonol填充PTFE三层复合材料摩擦学性能研究

在端面摩擦磨损试验机上对Ekonol填充PTFE三层复合材料试样进行了常温干摩擦实验,探讨了Ekonol含量对材料摩擦磨损性能及磨损机制的影响.结果表明,随着Ekonol含量的增加,材料的摩擦因数逐渐增大,但总体上比较小(<0.14),表现出了较好的摩擦性能,同时材料的耐磨损性能随Ekonol含量的增加而增大,说明Ekonol的加入有利于改善材料的摩擦学性能.     

PEEK与不同材料配副时的干摩擦磨损性能研究

为选择与聚醚醚酮（PEEK）匹配良好的配副材料以适应干摩擦苛刻工况,利用销盘式摩擦试验机,对PEEK与Si3N4陶瓷、2507不锈钢、6061铝合金配副的干摩擦磨损性能进行研究。结果表明：3种摩擦副的摩擦因数和磨损率均随滑动速度的增大而增大;当PEEK与陶瓷材料配副时摩擦因数最大,PEEK表面犁削效应显著,磨损机制以磨粒磨损和黏着磨损为主;当PEEK与2507不锈钢和6061铝合金配副时,犁削效应有所削弱,摩擦界面发生物质转移并形成黏附层,摩擦表面较为光滑,摩擦因数较低。研究表明,在干摩擦条件下,PEEK与6061铝合金配副在低转速下表现出更好的摩擦磨损性能,PEEK与2057不锈钢配副在高转速下的摩擦学性能更加出色