聚醚醚酮复合材料在不同水环境下的摩擦磨损行为

为研究碳纤维/聚醚醚酮复合材料在不同水环境下的摩擦学性能,通过构建专门的试验平台以模拟不同的水环境工况,对比研究碳纤维/聚醚醚酮复合材料分别在气态、汽态(即气-液二相混合态)与液态3种水环境下自配副摩擦时的摩擦磨损性能。研究结果表明:当水处于气态时,其对复合材料几乎没有润滑效果,摩擦过程中材料出现剧烈的摩擦震荡与极高的磨损率;当水处于雾状的气-液混合态时,其对复合材料的润滑性能会有所改善,但并不能保证碳纤维/聚醚醚酮复合材料摩擦部件的长期、可靠运行;当水完全处于液态时,复合材料表现出极低且非常稳定的摩擦因数,磨损率相对于气态或气-液混合态工况分别降低3或6个数量级,表明液态水能够为聚醚醚酮复合材料提供长效、可靠的润滑保障。从磨损形貌可推断,在气态、气-液混合工况下,碳纤维/聚醚醚酮复合材料表现为严重的黏着磨损,在液态水润滑工况下,材料表现为轻微的磨粒磨损。     

组装改性碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的摩擦学性能

采用十八烷基磷酸酯对碳纤维表面进行组装改性,用红外光谱仪对改性前后的碳纤维进行表征,并测量其静态接触角;研究组装改性碳纤维增强PEEK复合材料的摩擦学性能。结果表明：纯十八烷基磷酸酯组装改性的碳纤维粉体接触角高达120°,展现强疏水性;干摩擦条件下,组装改性碳纤维增强复合材料磨损率表现出先降低后升高的趋势,碳纤维质量分数为10%时磨损率和摩擦因数均达到最低,并且纯十八烷基磷酸酯改性效果最好,改性后的复合材料磨损面光滑,耐磨性能明显提高。     

FDM 3D打印聚醚醚酮零件摩擦磨损特性研究

为研究3D打印各向异性对摩擦性能的影响,通过熔融沉积成型(FDM)制备了0°、45°、90°3种打印角度的聚醚醚酮(PEEK)试样,研究3种不同打印角度及载荷变化对PEEK试样摩擦学性能及磨损机制的影响。利用MFT-5000摩擦磨损试验机对PEEK材料进行室温水润滑下的往复滑动摩擦试验,用超景深显微镜观察磨损后表面形貌。试验结果表明：不同载荷下3种打印角度试样的摩擦因数由大到小依次为0°试样、90°试样、45°试样,磨损率由大到小依次为90°试样、45°试样、0°试样;随着载荷的增大,3种不同打印角度试样的摩擦因数均呈现下降趋势,磨损率则呈现上升趋势;PEEK磨损机制是黏着磨损以及疲劳磨损引起的表层脱落。     

聚醚醚酮多元复合材料的摩擦学研究

采用模压法制备了PEEK多元复合材料,用环-块磨损实验机对复合材料进行了磨损试验,用SEM方法对复合材料的磨损表面进行了观察和分析,并利用DSC、红外光谱（FTIR）和SEM分析方法对复合材料的磨屑进行了研究,并探讨了复合材料的磨损机制。结果表明：与PEEK相比,复合材料具有优良的摩擦学性能;PEEK复合材料磨屑的熔点比相应模压材料有所降低,且磨屑的熔限比相应的模压材料有所加宽;随着Ekonol含量的增加,复合材料的磨损机制发生了由粘着磨损为主向疲劳磨损为主的转变;通过磨屑形貌分析和对磨损表面的观察与分析所得的关于复合材料的磨损机制的结论是一致的。     

WC/Co干滑动CFT700/PEEK的摩擦磨损特性研究

使用MTF-5000高集成多功能摩擦磨损试验机进行热塑性碳纤维复合材料(CF_T700/PEEK)销和硬质合金(WC-Co)盘的摩擦磨损试验,对比并揭示了变载荷(30N,60N,90N,120N,150N)和变线速度(50mm/s, 100mm/s, 150mm/s, 200mm/s, 250mm/s, 300mm/s)下的销盘摩擦磨损机理,为提升硬质合金刀具使用寿命提供了理论指导。     

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。     

钢背衬碳纤维织物/环氧复合材料干摩擦特性研究

研究了钢背衬碳纤维织物/环氧复合材料在环-环端面干摩擦状态下的摩擦学特性,考察了MoS2与石墨粉及其配比、衬层厚度、法向载荷对衬层干摩擦性能的影响,用扫描电子显微镜对衬层的磨损表面及对偶件45^#钢环表面进行了观察与分析。结果表明：厚度为1.5mm的试环衬层在摩擦过程中主要表现出粘结磨损特性,而含20%（质量分数）MoS2粉的0.6mm衬层表现出疲劳磨损与磨粒磨损特性。摩擦因数-时间特性曲线表明MoS2粉在降低衬层摩擦因数的同时能够抑制环氧树脂向对偶钢环表面的粘结;石墨对衬层的减摩效果优于MoS2粉,但摩擦温升引起树脂向偶件表面转移增多使得减摩效果大大降低;质量分数为33%的MoS2与石墨粉衬层表现出最佳的摩擦学性能,衬层摩擦因数具有随载荷先减小后上升的趋势。     

SiC／钢基复合材料摩擦磨损特性研究

在ＭＭ２００型摩擦磨损试验上研究了ＳｉＣ颗粒增强的钢基粉末冶金复合材料与不含ＳｉＣ颗粒粉末冶金材料在干摩擦和油润滑条件下的摩擦磨损性能。     

碳/碳复合材料的载流摩擦磨损性能及机理

在高速载流摩擦磨损试验机上对碳/碳复合材料进行摩擦磨损试验,研究了不同电流、载荷和滑动速度下复合材料的摩擦因数、磨损率及磨损表面形貌,并分析了磨损机理。结果表明:在一定载荷作用下,随电流和滑动速度增大,碳/碳复合材料的摩擦磨损性能先保持良好而后趋于恶化;在电流和滑动速度一定的条件下,较低和较高的载荷都会恶化碳/碳复合材料的摩擦磨损性能;随着摩擦表面温度升高,碳/碳复合材料基体开始氧化流失,碳纤维脱落形成磨屑,从而导致磨粒磨损;随后摩擦表面的高温使磨屑软化,磨屑在机械应力作用下逐渐被碾压成碳膜,形成粘着磨损;磨损表面温度的进一步升高以及高速冲击的作用破坏了碳膜的完整性,从而恶化了碳/碳复合材料的摩擦磨损性能。     

铣削碳纤维复合材料刀具磨损试验研究

采用未涂层和CVD金刚石薄膜涂层两种硬质合金铣刀,对碳纤维复合材料进行铣削试验,使用3D激光扫描镜对刀具磨损形貌和磨损量进行测量,分析了刀具的磨损机理和切削用量对刀具磨损的影响。试验结果表明：后刀面磨损是两种刀具的主要磨损形式,磨损机理为磨料磨损,未涂层硬质合金铣刀同时存在着刀具破损现象;切削速率和背吃刀量对刀具后刀面的磨损影响较为显著;未涂层与CVD金刚石薄膜涂层硬质合金铣刀相比较,后刀面的磨损量保持在2．3—3．8倍之间,从刀具的耐磨性考虑,CVD金刚石薄膜涂层硬质合金铣刀可以用于碳纤维复合材料的生产加工。     

不同润湿性CFR/PEEK表面在不同介质中的摩擦学性能

改变CFR/PEEK表面润湿性,利用HARKE接触角测量仪测量表面接触角,采用OLYMPUS OLS-3100奥林巴斯激光共聚焦显微镜扫描试件表面,获取真实二维照片和三维形貌图,采用MMD-5A标准摩擦磨损试验机在水、海水和液压油介质中进行摩擦磨损试验。结果表明：疏水(油)表面可以有效减小摩擦系数和磨损量,同一种润湿性试件在不同介质中的摩擦系数比较,疏水(油)表面在水介质中摩擦系数最小稳定在0.03左右,海水介质中为0.04左右,液压油介质中为0.1左右;磨损量比较,疏水(油)表面在水介质中磨损量最少为2 mg,海水介质中为7 mg,液压油介质中为1 mg;不同介质中,润湿性对摩擦系数的影响为水<海水<液压油。     

纳米Cu粉填充碳纤维/PTFE复合材料的摩擦磨损性能

考察纳米Cu粉含量、粒径对碳纤维/PTFE复合材料摩擦磨损性能的影响,采用扫描电子显微镜分析磨损面和对偶面转移膜形貌,并探讨其磨损机制。结果表明:纳米Cu粉能提高碳纤维/PTFE复合材料的耐磨性,在高载荷下,纳米Cu粉的增强效果更加明显;纳米Cu粉的粒径越小,复合材料的耐磨性越好;添加质量分数0.3%纳米Cu粉的碳纤维/PTFE复合材料耐磨性最优,1.4 m/s,200 N下实验条件下,其磨损率比未添加时降低了45%;SEM分析显示纳米Cu粉能在对偶面上形成平整致密的转移膜,具有显微增强作用。     

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。     

聚醚醚酮在复合材料电连接器上的应用

叙述了复合材料电连接器的发展现状,包括聚醚醚酮材料在复合材料电连接器上应用的优势;同时,介绍了聚醚醚酮材料的注射成型工艺和模具结构设计要点,着重阐述了聚醚醚酮材料的表面处理技术和镀层质量检验,指出了该材料注射成型和表面处理的关键点,表明了聚醚醚酮在军用复合材料电连接器上的适用性和重要性。     

Tribological behaviour of a PEEK polymer containing solid MoS2 lubricants

The addition of different concentrations (2–10 wt.%) of molybdenum disulfide (MoS₂) to a poly–ether–ether–ketone matrix has been studied in terms of the thermal, mechanical and tribological properties of the materials. The results of dry‐sliding tribological tests, differential scanning calorimetry and scanning electron microscope–energy‐dispersive X‐ray (EDS) analyses show that the concentration of MoS₂ influences the tribological, mechanical and thermal properties. With the highest concentration of MoS₂ (10 wt.%), the coefficient of friction was reduced by as much as 25%, while the maximum reduction in the wear rate was ~20%, which required 5 wt.% of MoS₂. The most important parameter when it comes to achieving an improved tribological behaviour was found to be the combination of a high hardness and a sufficient quantity of transfer film being formed. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

碳纤维粉增强氟橡胶复合材料摩擦学性能研究

采用液相氧化法对碳纤维进行不同时间表面刻蚀,利用扫描电镜分析碳纤维的表观形貌;采用开炼共混和平板硫化方法制备改性后碳纤维/氟橡胶复合材料,研究改性碳纤维用量对复合材料硫化特征、力学性能和摩擦磨损性能的影响。结果表明：随着氧化时间的增加,碳纤维表面沟槽纹路变深变宽,从而与橡胶基体有更好的界面结合性;随着碳纤维用量的增加,复合材料交联密度增大,而拉伸性能降低;碳纤维的加入使复合材料摩擦磨损性能明显提高,最高可使材料摩擦因数降低近45%,耐磨性提高近1倍;经过表面改性的碳纤维能使复合材料的摩擦因数和磨损率更低,耐磨性能更好。     

纳米Al2O3填充LDPE/POM复合材料的力学和摩擦性能研究

采用挤出混合与注塑成型制备出不同含量的纳米Al2O3填充LDPE/POM复合材料,并进行力学和摩擦磨损性能实验。结果表明,随着纳米Al2O3的增加,LDPE/POM复合材料的缺口冲击性能先提高后降低,其中添加8%纳米Al2O3后复合材料的缺口冲击强度提高了近3倍;添加Al2O3纳米粒子后增加了复合材料的摩擦因数,但对耐磨性影响不大。由于纳米Al2O3作为刚性粒子可以提高材料的硬度,因此复合材料仍表现出良好的耐磨性;然而纳米粒子在摩擦表面富集,产生了犁沟现象,因此提高了材料的摩擦因数。     

混杂填料改性UHMWPE复合材料的摩擦学性能

采用热压成型工艺制备铜粉、石墨粉、碳纤维混杂改性的UHMWPE复合材料,采用WDW-20电子万能实验机测量其力学性能,采用MM-2000试验机考察其摩擦学性能,用扫描电子显微镜观察复合材料磨损表面形貌能。结果表明:混杂填料的加入增加复合材料的硬度和弹性模量,降低复合材料的抗剪强度、抗拉强度;混杂填料对复合材料的摩擦因数影响很大,填充比例适当时能有效改善复合材料的耐磨损性能;改性后复合材料的磨损机制主要表现为磨料磨损、疲劳磨损和塑性变形;15%Cu+2%Gr+6%CF复合材料具有良好的摩擦学性能。     

Tribological Behavior of Carbon-Nanotube-Filled PTFE Composites

Carbon nanotube/polytetrafluoroethylene (CNT/PTFE) composites with different volume fractions were prepared and their friction and wear properties were investigated using a ring-on-block under dry conditions. It was found that CNTs signifi-cantly increased the wear resistance of PTFE composites and decreased their coefficient of friction. PTFE composites with 15–20 vol.% CNTs exhibited very high wear resistance. The significant improvements in the tribological properties of CNT/PTFE composites are attributed to the super-strong mechanical properties and the very high aspect ratio of CNTs. The CNTs greatly reinforce the structure of the PTFE-based composites and thereby greatly reduce the adhesive and plough wear of CNT/PTFE composites. The CNTs are released from the composite during sliding and transferred to the interface of the friction couples. They thus serve as spacers, preventing direct contact between the mating surfaces and thereby reducing both wear rate and friction coefficient.