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稀土處理玻璃纖維填充PTFE複合材料的滑動磨損性能

更新时间:2019-10-31 18:48人气:9273
  中國鋼管信息港報道的消息:合強度的CaP/PLLA、C/PLLA和dtin/PLLA複合材料,以為增加界麵結合強度可降低複合材料界麵降解速率‘16.由於纖維性能的差異較大 ,這個結論沒有很強的說服力。本文研究的碳纖維可視為不降解,種類不變,稀土處理玻璃纖維填充PTFE複合材料的滑動磨損性能程先華薛玉君謝超英2(1.上海交通大學機械工程學院;2上海交通大學材料科學與工程學院,上海200030)子顯微鏡(SEM)分析了磨損機理。結果表明:在幹摩擦條件下,經表麵處理玻璃纖維填充的PTFE複合材料的摩擦係數和摩擦表麵溫度比未經處理玻璃纖維填充的PTFE複合材料的低,且減磨性能優於未經處理的;而稀土處理玻璃纖維填充的PTFE複合材料的摩擦係數和摩擦表麵溫度最低,減磨性能最好;未經處理玻璃纖維填充的PTFE複合材料和偶聯劑處理玻璃纖維填充的PTFE複合材料都發生了劇烈的粘著轉移;偶聯劑與稀土處理玻璃纖維填充的PTFE複合材料的磨損機理首要是明顯的磨粒磨損;稀土處理玻璃纖維填充PTFE複合材料的磨損形式首要是粘著轉移和稍微的磨粒磨損。
  
  基金項目:國家自然科學基金幫助項目(50275093);清華大學摩擦學國家重點實驗室開放基金幫助項目(SKLT02-3)通訊作者:程先華,E~mail聚四氟乙烯(PTFE)具有極低的摩擦係數高的熱穩定性和化學穩定性 ,是一種理想的自潤滑材料。但因其機械性能差、線膨脹係數大導熱性差及磨損量大 ,而不適宜單獨作耐磨材料使甩人們用玻璃纖維、碳纖維鉛粉和石墨等對PTFE進行填充改性 ,製備成PTFE複合材料,以進步其耐磨性、強度和剛度,並使其在摩擦學領域得到了廣泛利用玻璃纖維具有很高的強度和剛度和良好的導熱性,可以改善PTFE複合材料的力學性能―般說來,作為無機材料的玻璃纖維與熱塑性樹脂(如PTFE)基體之間的親和性都較差,這是由於缺少化學鍵合且界麵層存在不相溶組分,複合時輕易在界麵上形成空隙和缺陷,使加強相與基體材料難於形成有效粘結 ,而導致界麵結合強度較低采用偶聯劑對玻璃纖維進行表麵處理 ,在一定程度上能夠改善纖維與基體之間的潤濕性,並進步複合材料的力學性能。旦是用常規偶聯劑處理玻璃纖維表麵,並不足以使玻璃纖維與PTFE基體具有良好的界麵結協力,玻璃纖維在外載荷感化下從基體中崩出 ,從而影響了PTFE複合材料的摩擦磨損性能稀土表麵處理玻璃纖維以改善玻璃纖維與PTFE基體之間界麵結協力的效果更好,並將PTFE複合材料的拉伸性能進步了50%以上本文作者在之前研究的基礎上,采用經稀土表麵處理的玻璃纖維、鉛粉等填料填充PTFE,考察了PTFE複合材料在幹摩擦條件下的滑動磨損性能1實驗1.1原材料聚四氟乙烯:SM021-F型,上海氯堿化工總廠;玻璃纖維:直徑9~1Lum,南京玻璃纖維研究設計院;Pb粉:300目,上海鬆連實業有限公司;球形青銅粉 :120目,建海金屬製粉廠;中碳鋼板:厚度約為1.70mm,寶山鋼鐵股份有限公司;偶聯劑:SG-Si900,南京曙光化工總廠;稀土表麵處理劑:便宜 。
  
  1.2試樣製備PTFE複合材料,由5wl%玻璃纖維及60wl%Pb粉填充製成,厚度為0.0卜0.03mm製樣前先處理好3種玻璃纖維用於玻璃纖維表麵處理的表麵處理劑有:SGS(含1. 0w%SG-Si900的酒精溶液)RES(含稀土的酒精溶液)和SGS/RES(含1. 0wt%SG-Si900及稀土的酒精溶液),玻璃纖維表麵處理工藝見表1列出了試樣類型及玻璃纖維表麵處理表1試樣類型和玻璃纖維表麵處理試樣玻璃纖維表麵處理劑表麵處理劑濃度未處理偶聯劑處理偶聯劑與稀土處理稀土處理1.3摩擦學性能評價利用MMD-10端麵磨損試驗機(濟南試驗機廠生產),在室溫幹摩擦條件下分別考察了載荷和滑動速度對幾種試樣摩擦磨損性能的影響試樣尺寸為36mmX 2mm,偶件為45鋼環,內徑外徑30mm,厚度13mm,其表麵硬度為HRC48~53,與試樣接觸端麵的表麵粗糙度Ra =0.6-08,um試驗時間均為180min通過丈量摩擦力矩確定摩擦係數,采用熱電偶丈量摩擦表麵溫度 ,並均由MMD-10試驗機主動記錄以試驗前後試樣的質量損失來檢測磨損量 。利用CSM950型掃描電子顯微鏡(SEM)觀察磨損表麵形貌。
  
  2結果與討論2.1摩擦磨損性能表2列出了4種玻璃纖維填充的PTFE複合材表2 4種玻璃纖維填充的PTFE複合材料的摩擦磨損試驗結果料在幹摩檫條件下的摩檫係數和磨損量可以看出 ,經表麵處理玻璃纖維填充的PTFE複合材料的摩擦係數和摩擦表麵溫度比未經表麵處理玻璃纖維填充的複合材料低,而稀土表麵處理玻璃纖維填充的PTFE複合材料的摩擦係數和摩擦表麵溫度最低從表2還可以看出 ,與未經表麵處理玻璃纖維填充的PTFE複合材料相比,經表麵處理玻璃纖維填充的PTFE複合材料的磨損量降低了,並且稀土處理的減磨感化最明顯,SGS/RES次之,SGS最差2(b)分別示出了4種玻璃纖維填充的PTFE複合材料在幹摩擦條件下摩擦係數和磨損量隨載荷的變化從(a)可以看出,在幹摩擦條件下,4種玻璃纖維填充的PTFE複合材料的摩擦係數都隨著載荷的增加而增大;從1000N到2500N,稀土處理玻璃纖維填充的PTFE複合材料的摩擦係數最小,其摩擦性能最好;而未經處理玻璃纖維填充的PTFE複合材料的摩擦係數最大,其摩擦性能最差從(b)可以看出,這些玻璃纖維填充的PTFEt合材料的磨損量也都隨著載荷的增加而增大從1000N到2500N,經表麵處理玻璃纖維填充的PTFE複合材料的磨損量比未經表麵處理玻璃纖維填充的複合材料低 ,並且稀土處理玻璃纖維填充的PTFE複合材料的磨損量最低是以,稀土處理玻璃纖維填充的PTFE複合材料在幹摩擦條件下減摩耐磨性能最好。
  
  (a)3(b)分別示出了稀土處理玻璃纖維填充的PTFE複合材料在幹摩擦條件下摩擦係數和磨損量隨滑動速度的變化可以看出,隨著滑動速度的增大,稀土處理玻璃纖維填充的PTFE複合材料的摩擦係數和磨損量都減小了;當滑動速度低於0.6m /時,摩擦係數和磨損量減小較為明顯,當滑動速度為1. 0m/s時,摩擦係數和磨損量均為最小。
  
  這可能是由於在幹摩擦條件下摩擦副接觸表麵溫度隨滑動速度的增加而升高較快,導致PTFE基體強度下降,甚至小於界麵剪切強度,促進了PTFE在偶件表麵形成轉移膜,而變成了PTFE之間的摩擦,降低了複合材料的磨摜但是,相對滑動速度過高會產生高熱從而加速材料的磨損本質是其在外甩下ct大分子他備以為未經處理和偶聯劑處理的玻璃纖:維與bookmark8 2.2磨損表麵SEM觀察為4種玻璃纖維填充的PTFE複合材料在幹摩擦條件下磨損表麵形貌的SEM照片。可以看出 ,未經處理玻璃纖維填充的PTFE複合材料和偶聯劑處理玻璃纖維填充的PTFE複合材料的磨損表麵均有粗大的裂紋(見(a)和(b)) ,這首要是由於這2種複合材料的摩擦副接觸表麵溫度較高(見表2),導致複合材料軟化和膨脹,PTFE發生快速活動及劇烈的粘著轉移,降低了複合材料的承載能九同時表明當滑動速度為0l 4m/s時,未經表麵處理和偶聯劑處理玻璃纖維填充的PTFE複合材料的極限載荷均小於1000N;偶聯劑與稀土處理玻璃纖維填充的PTFE複合材料磨損表麵有大量較深的犁溝(見(c)),呈現出明顯的磨粒磨損特征;稀土處理玻璃纖維填充的PTFE複合材料磨損表麵分布有片狀的PTFE,並伴隨有較淺的犁溝(見(d)),可見其磨損形式首要是粘著轉移和稍微的磨粒磨摜鏈發生滑移或斷裂,從而使材料被拉出結晶區並成片狀轉移到偶件表麵,造成粘著磨損在PTFE中填充玻璃纖維後,進步了其抗壓強度、硬度和抗蠕變性能當其與金屬偶件對摩時,玻璃纖維起承載感化 ,同時也相對束縛了PTFE大分子,所以其耐磨性明顯進步由於玻璃纖維在複合材料中是隨機分布的,PTFE團塊間有很多空***,是以疲憊裂紋可能在空***處萌生,而玻璃纖維可起疲憊裂紋的終止感化,但也可起引發作甩玻璃纖維的感化取決於其與基體所形成界麵的性質界麵對複合材料的力學性能(包括摩擦學性能)起著首要的作甩玻璃纖維與PTFE基體之間的界麵結協力是控製PTFE複合材料力學性能的首要身分,其界麵性能的好壞直接影響PTFE複合材料摩擦學性能的發揮研究表明。隻改變表麵狀況,可恰當地反映界麵結合狀況對C/PLA複合材料降解特性的影響 。
  
  中國鋼管信息港報道的消息:兩種C/PLA複合材料的差別僅在於具有不同的界麵結合狀況。在(C/PLA)u複合材料的界麵首要有vanderWaals力、偶極力和機械互鎖力的感化;對於(C/PLA)T複合材料,碳纖維與PLA基體間加了起主導感化的化學鍵,使其界麵結合強度進步,抑製了水分子沿界麵的滲透(C/PLA複合材料的體外降解特性研究),FunctionalMaterials(功能材料),32(5),學博士學位論文),Tianin 1教育部博士點基金990566和天津市自然科學基金993622ll幫助項目。

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