氟化钙和炭纤维混杂增强尼龙复合材料的摩擦学性能和磨损机理

以注塑成型法制备了无机填料氟化钙(CaF2)和炭纤维增强尼龙1010复合材料,采用MM-200型磨损试验机考察了复合材料的摩擦磨损性能。研究结果表明,CaF2和炭纤维的复合添入可显著改善尼龙复合材料的摩擦学性能。其中30％CF～10％CaF2-Nylon的耐磨性能比30％CF-Nylon提高近5倍,而摩擦系数降低了约1／4．CaF2和CF增强尼龙复合材料在摩擦过程中发生了协同效应,CF-CaF2-Nylon在对偶钢环表面上生成富含钙元素的连续薄转移膜。提高了转移膜和对偶间的结合强度以及复合材料耐磨性能．     

短切碳纤维增强MC尼龙复合材料的制备与性能

MC尼龙是一种已得到广泛应用的重要的工程塑料,但存在尺寸稳定性较差、热稳定性不高和重载下强度欠佳等缺点。本研究采用短切碳纤维(SCF)作为改性剂,探索研究了SCF/MC尼龙复合材料的制备工艺,研究了不同的SCF含量对复合材料密度、转化率、机械性能、摩擦性能及结晶度的影响。结果表明：在0～20%SCF含量范围内,复合材料的密度及拉伸强度表现为先增大后减少;转化率和冲击强度为20%SCF复合材料最为突出;而摩擦系数、磨损量在加入SCF后呈现先减少后增加的趋势。在10%SCF含量时,材料表现出较好的摩擦性能,同时结晶温度增大到182.95℃,结晶度为35.57%。研究结果证实通过添加适当比例的SCF改性剂可以有效改善MC尼龙的性能,这为进一步开发满足某些特殊螺旋传动下的新型复合材料做了有益尝试。     

聚四氟乙烯/碳纤维增强聚酰亚胺复合体系的摩擦学性能

研究评价了不同PTFE含量的碳纤维增强P1复合材料的力学和摩擦学性能，并分析了在干摩擦和水润滑2种不同条件下的磨损表面形貌和磨损机理。研究表明：PTFE以10%添加时PI/CF/PTFE体系的机械性能最佳，而摩擦学性能以5%添加为佳；随PTFE含量的增加，复合材料的摩擦系数降低，磨损率增加。水润滑下，摩擦系数和磨损率比干摩擦下的都有相应的降低。干摩擦下，材料的磨损均以塑性变形、微观破裂及破碎为主导；水润滑下，这一机制显著减弱，归因于水的润滑和冷却作用。     

碳纤维增强尼龙复合材料渗透模型的研究

建立了热塑性树脂熔体渗透浸渍纤维的理论模型,由此表征了工艺参数、熔体黏度和纤维结构对浸渍时间的影响规律.结果表明,熔融尼龙树脂复合材料的理论纤维体积率很难达到70%以上.采用原位聚合方法能使尼龙树脂熔体黏度降低几个数量级,并能提高树脂基体熔体对纤维的浸渍效率.     

空心微珠-碳纤维共混改性聚酰亚胺复合材料的摩擦学性能

通过模压成型制备了碳纤维与空心微珠共混改性的聚酰亚胺复合材料,采用MRH-3型摩擦磨损试验机研究了空心微珠含量、滑动速度及载荷对复合材料摩擦学性能的影响,并对其磨损形貌及机制进行了分析.结果表明:空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺复合材料摩擦学性能优于其单独填充的聚酰亚胺基复合材料;空心微珠含量对共混改性的复合材料摩擦系数影响不大,但其磨损率随着空心微珠含量的增加先减小后增大;15％空心微珠-10％碳纤维(质量分数)共混增强的复合材料的减摩耐磨性能最佳;随着滑动速度提高,空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺复合材料的摩擦系数下降,磨损率增大;空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺复合材料摩擦系数随着载荷增加先下降后上升,而磨损率则随着载荷增加而增大;空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺的主要磨损机制在较低载荷时为磨粒磨损,在较高载荷时为粘着磨损和磨粒磨损.     

尼龙／碳纤维复合材料的研究进展

本文主要介绍了近期国外在碳纤维增强尼龙复合材料的加工应用及形态结构研究方面的进展，并对其技术开发动向和发展趋势进行了展望。     

空心微珠-碳纤维共混改性聚酰亚胺复合材料的摩擦学性能

通过模压成型制备了碳纤维与空心微珠共混改性的聚酰亚胺复合材料, 采用MRH-3型摩擦磨损试验机研究了空心微珠含量、滑动速度及载荷对复合材料摩擦学性能的影响, 并对其磨损形貌及机制进行了分析。结果表明: 空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺复合材料摩擦学性能优于其单独填充的聚酰亚胺基复合材料; 空心微珠含量对共混改性的复合材料摩擦系数影响不大, 但其磨损率随着空心微珠含量的增加先减小后增大; 15%空心微珠-10%碳纤维(质量分数)共混增强的复合材料的减摩耐磨性能最佳; 随着滑动速度提高, 空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺复合材料的摩擦系数下降, 磨损率增大; 空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺复合材料摩擦系数随着载荷增加先下降后上升, 而磨损率则随着载荷增加而增大; 空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺的主要磨损机制在较低载荷时为磨粒磨损, 在较高载荷时为粘着磨损和磨粒磨损。     

二硫化钼填充聚酰亚胺复合材料的摩擦学性能

利用MM-200型摩擦磨损试验机,对不同体积含量MoS2填充聚酰亚胺（PI）复合材料在干摩擦条件下与GCr15轴承钢对摩时的摩擦磨损性能进行了研究,并利用扫描电子显微镜对PI复合材料及其偶件的磨损表面进行了分析。研究发现,添加MoS2可有效降低PI复合材料的摩擦系数,且PI复合材料的摩擦系数随MoS2含量的增大而减小。除PI＋10％MoS2外,其它含量MoS2填充PI复合材料的耐磨性能均明显优于纯PI材料,但当MoS2的含量超过30％后,PI复合材料的磨损率基本不随MoS2含量变化。在较高的载荷条件下,MoS2填充PI复合材料均呈现出良好的减摩耐磨性能。     

混杂短纤维增强尼龙1010的热水老化

本文研究了经80℃热水老化2600小时的短碳纤维和玻璃纤维混杂增强尼龙1010复合材料的性能与结构变化,并对复合材料中的纤维长度分布进行了统计.研究表明,纤维长度减小主要发生在挤出造粒阶段.碳纤维与玻璃纤维的长度分布差异不大.混杂增强的尼龙1010复合材料在许多力学性能和摩擦磨损行为上表现出正的“混杂效应”.热水老化后仍然存在这种情况.热水老化使尼龙1010的分子量降解,降解率随玻璃纤维含量增加而增大.老化使尼龙1010晶粒增大,但并无形成球晶.热水老化后复合材料的力学性能保留率随玻璃纤维含量增加而下降.热水老化使玻璃纤维与尼龙1010之间的界面粘结受到严重破坏,界面剪切强度严重下降.碳纤维与尼龙的界面粘结所受的破坏轻一些.     

碳纤维增强MC 尼龙的研究

利用树脂传递模塑成型的原理, 通过阴离子聚合制得了碳纤维增强MC 尼龙。研究了不同纤维含量对复合材料性能的影响。研究结果表明, 用这种方法制得的碳纤维增强MC 尼龙的机械性能较普通MC 尼龙有较大幅度的提高, 纤维在基体中的分散性好, 同基体的粘接性也相当好。      

不同条件下石墨和炭纤维增强尼龙复合材料的摩擦学特性

石墨和炭纤维复合增强尼龙1010在摩擦过程中发生了协同效应，其摩擦系数低于0．12，低载荷下的耐磨性能比纯尼龙提高2个数量级以上；在400N载荷的水润滑下复合增强尼龙材料的耐磨性能明显优于单一炭纤维增强尼龙材料，比其干摩擦下耐磨性能也提高了1～2个数量级。对应水润滑下复合增强材料的磨损表面主要发生了轻微的磨粒磨损，炭纤维被磨平磨细；而干摩擦下则发生了剧烈的热疲劳剥落磨损。     

炭纤维增强聚醚醚酮复合材料在水润滑下的摩擦学行为

考察了炭纤维及PTFE增强PEEK复合材料在干摩擦和水润滑下的摩擦学性能,并研究了该复合材料在两种条件下的磨损机理.结果表明,干摩擦下复合材料的摩擦系数和磨损率随负荷的增加不断减小;水润滑下复合材料的摩擦系数随负荷的变化不大,磨损率随负荷的增加而增大.干摩擦下,复合材料的磨损以粘着磨损和磨粒磨损为主.水润滑条件下,磨损表面比较光滑,仅有微切削的痕迹,磨损方式以轻微磨粒磨损为主.干摩擦条件下,摩擦对偶表面仅有轻微的犁沟形成,表面形成一层薄而均匀且结合紧密的转移膜.水润滑下,对偶表面犁沟较深,犁削作用明显,转移膜的形成被明显抑制.水的冷却作用使得向摩擦对偶的粘着转移明显减轻,同时由于摩擦表面吸附水膜的边界润滑作用,显著改善复合材料的摩擦磨损性能.     

炭纤维增强明胶复合材料的性能研究

制备了不同形式炭纤维增强的明胶复合材料,对不同复合材料的力学性能进行了测量与分析,并对复合材料的拉伸断口进行了观察,研究表明,长炭纤维增强明胶（CL/Gel)复合材料具有最高的拉伸强度,剪切强度和模量,而炭纤维毡增强明胶（CF/Gel)复合材料因内部存在较多的孔隙使其力学性能最差,因此,炭纤维毡不能用于增强明胶材料,由于纺织炭纤维布增强明胶（Cw/Gel)复合材料的纤维维束内亦有孔隙,炭纤维布的增强效果不及长炭纤维。     

氮离子注入尼龙1010的摩擦学特性

用高能离子注入机对尼龙 10 10进行 N+注入改性 ,注入能量为 4 5 0 ke V,剂量分别为 5× 10 14 /cm2 、2 .5× 10 15/cm2 及 1.2 5× 10 16/cm2 。以 Zr O2 及 Si3N4 球为上球样 ,分别与注入尼龙 10 10下盘样组成摩擦副 ,在销盘摩擦试验机上评价它们在干摩擦条件下的摩擦磨损行为。结果表明 ,几种剂量的 N+注入均增强了尼龙 10 10的耐磨性。未注入样品的磨损主要表现为粘着、塑性变形、犁沟和疲劳脱层 ,注入样品的磨损主要为轻微的磨粒磨损。     

沥青基碳纤维及其混杂纤维增强尼龙1010复合材料结构与性能的研究

本工作研究了通用型沥青基碳纤维、玻璃纤维及它们的混杂纤维增强尼龙1010复合材料的结构与性能,并与相应的聚丙烯腈基碳纤维及其混杂纤维复合材料的性能作了系统的比较.实验结果表明,随短纤维含量的增加,复合材料的模量和强度线性增加,当纤维含量达到一定临界值时,其强度有所下降.聚丙烯腈基碳纤维增强尼龙1010复合材料比相应的沥青基碳纤维复合材料具有较好的力学性能,但后者通过与高强度玻璃纤维混杂增强,可提高其力学性能.本工作还研究了这些复合材料的断裂特征和它们的混杂效应.      

高摩擦学性能碳／碳复合材料研制

探索了高摩热学性能碳／碳（Ｃ／Ｃ）复合材料的制备途径，设计出了高摩擦学性能Ｃ／Ｃ材料的组织模型，并按模型制备出了在碳纤维上分布着球状沉积碳组织的Ｃ／Ｃ材料，实验表明：这种Ｃ／Ｃ材料具有良好的摩擦磨损性能，刹车力矩和速度的关系曲线平稳，初始力矩峰值小，摩擦系数适中；磨损率小，摩擦面光滑；试样无分层、碎裂、掉块等失效情况。     

用不同元素改质的炭纤维短丝增强的复合材料之性质

阐述了用不同元素改质的炭纤维对炭纤维增强芳香族聚酰胺复合材料形成过程及性能指标的影响，确认相间反应与所获复合材料的性质之间有密切关系。     

碳纤维(碳毡)/树脂复合吸波材料的研究

分别研究了平铺排布的碳毡和单向排布的碳纤维类吸波复合材料的微波吸收特性。结果表明:单向排布的聚丙烯腈基碳纤维的吸波性能与纤维的排布间距和纤维含量密切相关。本实验条件下可获得有效带宽大于3 GHz,10 dB以下的反射衰减。平铺排布碳毡的吸波性能随碳毡含量的影响较大,含量0.27 wt%时,在8 GHz~18 GHz 频段获得90 %以上的吸收率。