金属填充PTFE复合材料的摩擦磨损性能研究
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———————————————作者简介:李同生(1953—),男,教授,从事聚合物摩擦材料研究40余年。
PTFE 复合材料摩擦学性能的研究李同生辛元石(聚合物分子工程国家重点实验室复旦大学高分子科学系,上海200433)摘要:纳米科技、纤维化处理和新型材料等高新技术的发展为改善聚四氟乙烯(PTFE )的耐磨性提供了新途径。
PTFE摩擦学改性的目的之一在于提升其抗蠕变性,而摩擦过程中PTFE 能否在对偶表面形成牢固附着的转移膜仍是PTFE 润滑、耐磨材料研究应倍加关注的重点。
关键词:聚四氟乙烯;复合材料;纳米技术;转移膜0前言众所周知,聚四氟乙烯(PTFE )具有优异的润滑性、优良的耐腐蚀性和热稳定性。
然而,PTFE 具有耐磨性差、易发生低温蠕变(冷流)等固有缺点,很大程度上限制了其单独作为润滑材料的使用。
相关研究也几无例外地围绕着如何改善和提升PTFE 的抗蠕变性和抑制其特有的片晶滑移式磨损而展开。
近年来,纳米科技、纤维化处理和新型材料等高新技术的发展为此提供了有效的手段。
纳米PTFE 的小尺寸化,可以有效减小片晶滑移式磨损,仅2%(质量分数)的添加量就可以得到具有很好润滑性的聚甲醛自润滑材料[1]。
此外,通过将纳米PTFE 浸渍到微米至亚毫米级孔隙中,使其作为润滑剂固定在钢板-青铜粉烧结形成的多孔层上,可以制得氟塑料-铜粉烧结层-金属板材结构的三层复合材料。
纤维化使PTFE 高分子链得以在聚集形态和结构上得到改变,从而大幅度提升PTFE 的拉伸、抗压强度等宏观力学性能,同时也有效抑制了PTFE 的磨损。
通过摩擦学材料设计,将PTFE 纤维与芳纶等其他纤维以织物形式复合,并通过浸渍树脂等手段,可研制出高承载、高耐磨的自润滑衬里材料[2]。
利用金属基体的高强度将PTFE 约束在高力黄铜基材中而设计出的镶嵌型PTFE 自润滑材料,在显著提升其承载能力的同时,还具有摩擦因数小、耐磨寿命长、适用温度宽、抗冲击性能好及对粉尘等恶劣环境适应性强等优点,从而极大地拓宽了PTFE 在工程机械、水利水电工程等领域的应用。
目录中文摘要 (1)英文摘要 (2)第一章绪论 (3)1.1 自润滑复合材料的研究及应用 (3)1.2 自润滑复合材料的类型 (3)1.3 自润滑复合材料及其摩擦学研究现状 (5)1.4 PTFE基三层复合材料的研究及应用 (5)1.5本论文研究的目的及内容 (7)第二章 PTFE三层复合材料实验测试 (8)2.1 实验装置 (8)2.2 实验条件 (9)2.3 实验小结 (10)第三章不同填料组合对复合材料摩擦学性能的影响 (11)3.1 三层复合材料的配方 (11)3.2 干摩擦条件下的实验结果和分析 (11)3.2.1 实验条件 (11)3.2.2 实验结果 (12)3.2.3 实验分析 (13)3.3 边界润滑条件下的实验结果和分析 (22)3.3.1 实验条件 (22)3.3.2 实验结果 (22)3.3.3 实验分析 (23)3.4 油润滑条件下的实验结果和分析 (33)3.4.1 实验条件 (33)3.4.2 实验结果 (33)3.4.3 实验分析 (34)3.5 本章小结 (43)第四章不同填料的PTFE基三层复合材料磨损机理分析 (44)4.1 不同填料加入量对磨损机理的影响 (44)4.1.1 石墨加入对磨损机理的影响 (44)加入对磨损机理的影响 (45)4.1.2 MoS24.2 填料种类对磨损机理的影响 (46)4.3 多种填料协同添加对磨损机理的影响 (47)4.4 本章小结 (49)第五章结论及展望 (50)5.1 结论 (50)5.2 展望 (50)致谢 (50)参考文献 (50)插图清单未找到图形项目表。
图4.1.2干摩擦12#和13#光学显微照错误!未定义书签。
图4.2 干摩擦22#和23#光学显微照 .................................... 错误!未定义书签。
图4.3 干摩擦10#,12#和14#光学显微照 (49)表格清单未找到图形项目表。