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ptfe复合材料的摩擦学性能及力学性能

高分子材料科学与工程 2005年第2期21卷 189-192页

作者：张招柱曹佩弦王坤刘维民中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室甘肃兰州730000

利用MM-200型磨损试验机,对不同填料填充ptfe复合材料的摩擦磨损性能进行了研究,并探讨了淬火处理对ptfe复合材料摩擦学性能及力学性能的影响。研究发现,几乎所有填料均可大大降低ptfe复合材料的磨损,但其对ptfe复合材料性能的影响差别... 详细信息

利用MM-200型磨损试验机,对不同填料填充ptfe复合材料的摩擦磨损性能进行了研究,并探讨了淬火处理对ptfe复合材料摩擦学性能及力学性能的影响。研究发现,几乎所有填料均可大大降低ptfe复合材料的磨损,但其对ptfe复合材料性能的影响差别较大。聚苯脂填充ptfe复合材料虽然具有良好的摩擦磨损性能,但是其拉伸强度较小。PI增大了ptfe复合材料的摩擦系数,随着PI含量的增加,ptfe复合材料的拉伸强度增大,而其伸长率则减小。CdO填充ptfe复合材料虽具有良好的摩擦性能,但其伸长率较大。淬火处理使ptfe复合材料的结晶度下降,从而导致ptfe复合材料的硬度减小、耐磨性变差。

关键词： ptfe复合材料摩擦磨损力学性能

织构化对偶表面上ptfe复合材料的摩擦学行为研究

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织构化对偶表面上PTFE复合材料的摩擦学行为研究

作者：彭一超兰州理工大学

学位级别：硕士

聚四氟乙烯(ptfe)因具有耐热抗寒、耐腐蚀及自润滑性等一系列优良性能,被广泛应用于机械密封、航天航空领域。随着这些领域的不断发展,对ptfe耐磨性和密封性的要求越来越高。因此,改善ptfe的摩擦学性能具有重要意义。针对ptfe耐磨性较... 详细信息

聚四氟乙烯(ptfe)因具有耐热抗寒、耐腐蚀及自润滑性等一系列优良性能,被广泛应用于机械密封、航天航空领域。随着这些领域的不断发展,对ptfe耐磨性和密封性的要求越来越高。因此,改善ptfe的摩擦学性能具有重要意义。针对ptfe耐磨性较差的缺点,本文以纳米二氧化硅(nano-Si O)及单层氧化石墨烯(GO)改性后的ptfe复合材料/304不锈钢为研究对象,通过对ptfe填充改性和合理设计对偶摩擦表面织构来改善ptfe复合材料摩擦磨损行为。利用LSM-2R往复式摩擦磨损试验机研究了干摩擦条件下nano-Si O、GO及二者复配填充对ptfe摩擦学性能的影响以及对偶表面粗糙度对复合材料摩擦磨损性能的影响。在此基础上,利用激光织构技术在对偶面上加工了表面织构,开展了乏油条件下对偶表面微织构对nano-Si O和GO复配填充后的ptfe复合材料摩擦学行为的影响研究。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、三维表面轮廓仪及能谱仪分析表征了转移膜、磨屑和磨损表面形貌及其元素分布。从微观层面深入探析了纳米填料改性ptfe复合材料及表面织构改善ptfe复合材料的摩擦磨损机理。全文主要结论如下:(1)干摩擦条件下,GO和nano-Si O复配填充存在协同效应,与纯ptfe相比有效改善了复合材料的摩擦学性能,ptfe复合材料体积磨损率较纯ptfe降低了60.36%,其主要与摩擦过程中形成的高质量转移膜相关。对偶表面粗糙度增大会加速复合材料从磨合期进入稳态磨合期且促进了转移膜的形成,提高了润滑性能但加剧了磨损。(2)在乏油润滑下,五种不同形状的织构化对偶面均不同程度上改善了ptfe复合材料的摩擦磨损行为。其中,椭圆织构化对偶面展现出了最佳摩擦学性能,较未织构化表面摩擦系数降低了35.71%,磨损率降低了56.47%。摩擦系数在摩擦磨损的不同时期具有不同的特征。其可分为三个阶段,定义为稳态、变化态和干摩擦阶段。(3)在乏油润滑下,椭圆形表面织构参数存在最优组合,可以进一步改善ptfe复合材料的摩擦学行为。轴比为3、面积率为20%及深度为10μm的椭圆织构试样较未织构试样摩擦系数降低了58.33%,耐磨性提升了76.78%。综上所述,在乏油润滑条件下,纳米复合材料与表面织构的协同作用可有效改善材料的摩擦学特性,提高了复合材料的服役寿命。

关键词： ptfe复合材料表面织构乏油润滑摩擦磨损转移膜

圆形织构表面ptfe复合材料的摩擦磨损机理研究

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圆形织构表面PTFE复合材料的摩擦磨损机理研究

作者：卢国库兰州理工大学

学位级别：硕士

表面织构以其减小摩擦、减轻磨损、改善润滑及提高承载能力等优异性能被广泛用于摩擦学领域,成为一种解决材料摩擦磨损问题的有效途径。然而对高分子材料与金属组成的摩擦副,表面织构对其摩擦学性能的影响机理尚不明确。深入研究对偶表... 详细信息

表面织构以其减小摩擦、减轻磨损、改善润滑及提高承载能力等优异性能被广泛用于摩擦学领域,成为一种解决材料摩擦磨损问题的有效途径。然而对高分子材料与金属组成的摩擦副,表面织构对其摩擦学性能的影响机理尚不明确。深入研究对偶表面微织构对高分子复合材料摩擦转移特性及转移膜形成的影响,可为研制性能优异的摩擦副提供依据。本文采用激光表面加工技术在304不锈钢表面制备了不同参数的圆形织构。通过LSR-2M型往复摩擦磨损试验机研究了干摩擦条件下圆形织构对PEEK与纳米SiO填充改性ptfe复合材料摩擦学性能的影响,表征了复合材料摩擦表面、转移膜形貌、元素分布及磨屑形态等,采用响应面法研究了试验参数相互作用对圆形织构摩擦副摩擦学性能的影响,从微观角度深入探索了摩擦副对偶表面微织构的作用机理,得出主要结论如下:(1)单独填充PEEK和纳米SiO均可有效改善ptfe复合材料的摩擦学性能,两者复配填充可协同改善ptfe复合材料的摩擦学性能,使复合材料的摩擦系数很快达到稳定阶段。对偶表面粗糙度对复合材料的摩擦学性能有显著的影响,较粗糙的对偶表面上,纳米SiO有利于促进转移膜的形成,并使得转移膜表面更加光滑。(2)选择合适的对偶表面织构参数可以有效提高ptfe复合材料的摩擦磨损性能。直径600μm,深度5μm,密度20%的凹坑织构具有最佳的减磨效果,复合材料的体积磨损率为6.66×10 mm/(N·m),相较于未织构表面,体积磨损率下降了35.7%。表面织构减小了磨屑尺寸、提高了碎屑滞留率。较大、较浅、较稀疏的织构更有利于在对偶表面形成均匀且完整的转移膜,进而有效减少了复合材料的磨损。(3)复合材料的摩擦和磨损具有一定的相关性却又相对独立,其摩擦系数和体积磨损率很难在一种试验条件下同时达到最小,载荷、速度和滑动距离三者相互作用,影响着织构化对偶表面上ptfe复合材料的摩擦磨损性能。载荷和速度较大,在短时间内会增大复合材料的磨损,但随着摩擦过程的持续进行,较大的载荷和速度可以将收集在凹坑中的磨屑更有效的带出至摩擦界面,促进对偶表面形成均匀、完整且覆盖率高的转移膜,有效提高了复合材料的摩擦磨损性能。

关键词： ptfe复合材料圆形织构摩擦磨损转移膜抗磨减摩机理

酸性溶液中PTW增强ptfe复合材料的耐蚀性和摩擦磨损性能

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化工学报 2009年第7期60卷 1812-1817页

作者：汪怀远朱艳吉冯新陆小华大庆石油学院化学化工学院黑龙江大庆163318 南京工业大学材料化学工程国家重点实验室江苏南京210009

分别研究了不同含量钛酸钾晶须(PTW)、碳纤(CF)填充聚四氟乙烯(ptfe)复合材料在硫酸溶液中和干摩擦条件下摩擦学性能以及酸中的耐蚀性能,借助SEM等分析探讨了相关机理。结果表明,酸中纯ptfe耐磨性较干摩擦条件下提高了2个数量级,摩擦系... 详细信息

分别研究了不同含量钛酸钾晶须(PTW)、碳纤(CF)填充聚四氟乙烯(ptfe)复合材料在硫酸溶液中和干摩擦条件下摩擦学性能以及酸中的耐蚀性能,借助SEM等分析探讨了相关机理。结果表明,酸中纯ptfe耐磨性较干摩擦条件下提高了2个数量级,摩擦系数也只有干摩擦的15.3%。与CF/ptfe相比,PTW/ptfe复合材料在酸中显示更好的耐蚀和耐磨性能。PTW可以进一步提高ptfe酸中耐磨性能、降低摩擦系数。含15%(质量)PTW时复合材料具有最低的磨损率,此时比纯ptfe酸中耐磨性提高13.8倍,是相同含量CF/ptfe耐磨性的3.2倍。由于酸溶液的冷却和润滑作用,复合材料的摩擦系数与干条件相比明显降低。然而,酸溶液阻止了转移膜的形成。不管是干摩擦还是在酸性溶液中,当填料含量超过15%(质量)时,犁削和磨粒磨损是ptfe复合材料的主要磨损机理。

关键词： ptfe复合材料钛酸钾晶须摩擦磨损腐蚀

纳米粒子在SiC／ptfe复合材料中分散三维仿真与分形表征

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复合材料学报 2012年第6期29卷 144-151页

作者：王玲何春霞南京农业大学工学院江苏省高等学校智能化农业装备重点实验室南京210031

为了从理论上探讨纳米粒子在基体材料中的分布规律,以纳米SiC质量分数为3%、5%、7%、9%的SiC/ptfe(聚四氟乙烯)复合材料为例,根据纳米SiC的半径(25nm)、密度(3.2g/cm3)、质量分数和基体材料的密度(2.2g/cm3),以10-12 g为质量单位、25nm... 详细信息

为了从理论上探讨纳米粒子在基体材料中的分布规律,以纳米SiC质量分数为3%、5%、7%、9%的SiC/ptfe(聚四氟乙烯)复合材料为例,根据纳米SiC的半径(25nm)、密度(3.2g/cm3)、质量分数和基体材料的密度(2.2g/cm3),以10-12 g为质量单位、25nm∶1像素为比例尺,建立了纳米粒子在基体中均匀/偏聚分布的三维仿真模型,基于其盒维数定量表征了不同团聚/偏聚程度的纳米粒子的分散度,并进行了力学实验验证。结果表明:均匀分布下随着纳米SiC粒子半径的不断增加,或体积分数的不断减小,其盒维数也逐渐减小;当SiC粒子半径超过100nm时,不再具有分形特性。偏聚分布下随着纳米SiC粒子(半径为50nm)间距的不断加大,或体积分数的不断减小,或层状、线状、团状分布的依次改变,其盒维数也逐渐减小;相同体积分数下偏聚分布的盒维数低于均匀分布;当粒子间距超过450nm时,不再具有分形特性。均匀分布下纳米SiC/ptfe复合材料的力学性能测试结果与其三维仿真模型的盒维数线性相关(|R|>0.9)。盒维数可定量表征纳米粒子的分散度,并可用于预测纳米复合材料的宏观性能。

关键词：纳米SiC ptfe复合材料三维仿真均匀分布偏聚分布盒维数力学性能

表面织构对ptfe复合材料摩擦磨损行为的影响

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摩擦学学报 2020年第6期40卷 697-706页

作者：高贵龚俊李瑞红王宏刚任俊芳陈生圣兰州理工大学机电工程学院甘肃兰州730050 中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室甘肃兰州730000

为了研究表面织构对聚四氟乙烯(ptfe)复合材料摩擦磨损性能的影响规律及其作用机理,采用BBD响应面法对试验进行设计与分析,利用LSR-2M往复摩擦试验机测试了复合材料的摩擦学性能,建立了织构参数与摩擦系数和体积磨损率之间的二次回归模... 详细信息

为了研究表面织构对聚四氟乙烯(ptfe)复合材料摩擦磨损性能的影响规律及其作用机理,采用BBD响应面法对试验进行设计与分析,利用LSR-2M往复摩擦试验机测试了复合材料的摩擦学性能,建立了织构参数与摩擦系数和体积磨损率之间的二次回归模型,研究了槽宽、间距和角度参数及其交互作用对复合材料摩擦学性能的影响.结果表明:二次回归模型显著,拟合精度分别为82.9%和83.2%,预测出槽宽323.2μm、间距295.4μm、角度88.7°时摩擦系数存在最小值0.147,槽宽331.1μm、间距307.6μm、角度87.6°时体积磨损率存在最大值8.11×10^-5 mm^3/(Nm);织构增大了初始摩擦系数和体积磨损率,但有利于储存磨屑,在接触应力作用下磨屑中的纳米粒子与槽底及侧面的粗糙峰形成了机械互锁,提高了磨屑的附着力,促进了转移膜的生成.

关键词： BBD-响应面法 ptfe复合材料表面织构摩擦转移机理转移膜

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制备工艺对ptfe复合材料硬度的影响

润滑与密封 2005年第3期30卷 78-80页

作者：索进平肖建中华中科技大学塑性成形模拟及模具技术国家重点实验室湖北武汉430074

采用溶剂蒸发法和固体纳米粉末混合法制备两种工艺制备了ptfe复合材料。结果表明在填料含量相同时,溶剂蒸发法制备的ptfe复合材料的硬度显著高于固体纳米粉末混合法制备的ptfe复合材料的硬度;使用纳米颗粒作填料时,用偶联剂处理表面对... 详细信息

采用溶剂蒸发法和固体纳米粉末混合法制备两种工艺制备了ptfe复合材料。结果表明在填料含量相同时,溶剂蒸发法制备的ptfe复合材料的硬度显著高于固体纳米粉末混合法制备的ptfe复合材料的硬度;使用纳米颗粒作填料时,用偶联剂处理表面对硬度没有显著影响。其作用机理为当用固体纳米粉末填料时,由于纳米粉末的团聚作用,丧失了部分纳米颗粒的表面特性,界面结合较差,硬度较低;而使用液体纳米硅溶胶制备ptfe复合材料时,纳米颗粒在搅拌蒸发的过程中被ptfe大分子包裹,可以有效防止团聚的发生。

关键词： ptfe复合材料材料硬度制备工艺溶剂蒸发法纳米粉末纳米颗粒偶联剂处理纳米硅溶胶作用机理团聚作用表面特性界面结合混合法固体填料大分子包裹搅拌

稀土改性玻璃纤维对ptfe复合材料摩擦磨损性能的影响

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无机材料学报 2002年第6期17卷 1321-1326页

作者：程先华薛玉君谢超英上海交通大学机械工程学院上海交通大学材料科学与工程学院上海200030

分别用硅烷偶联剂SG-Si900(SGS)、含SG-Si900的稀土溶液(SGS/RES)和稀土溶液(RES)对玻璃纤维进行表面改性,考察了稀土改性玻璃纤维填充的ptfe复合材料在油润滑条件下的摩擦磨损性能,并用扫描电子显微镜(SEM)分析了磨损表面形貌.结果表明... 详细信息

分别用硅烷偶联剂SG-Si900(SGS)、含SG-Si900的稀土溶液(SGS/RES)和稀土溶液(RES)对玻璃纤维进行表面改性,考察了稀土改性玻璃纤维填充的ptfe复合材料在油润滑条件下的摩擦磨损性能,并用扫描电子显微镜(SEM)分析了磨损表面形貌.结果表明:与未经表面改性玻璃纤维填充的ptfe复合材料相比,经表面改性玻璃纤维填充的ptfe复合材料的减摩耐磨性能得到提高,以RES的作用最明显,SGS/RES次之,SGS第三;在油润滑条件下,稀土改性玻璃纤维填充的ptfe复合材料只出现了轻微磨损,这是由于玻璃纤维经稀土表面改性后极大地改善了玻璃纤维与ptfe基体之间的界面结合力,使稀土改性玻璃纤维填充的ptfe复合材料具有优异的摩擦磨损性能.

关键词：稀土改性玻璃纤维 ptfe复合材料摩擦磨损性能聚四氟乙烯

稀土处理玻璃纤维填充ptfe复合材料的滑动磨损性能

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复合材料学报 2003年第3期20卷 108-112页

作者：程先华薛玉君谢超英上海交通大学机械工程学院上海200030 上海交通大学材料科学与工程学院上海200030

　研究了不同玻璃纤维表面处理对ptfe复合材料在干摩擦条件下滑动磨损性能的影响,并借助扫描电子显微镜(SEM)分析了磨损机理。结果表明:在干摩擦条件下,经表面处理玻璃纤维填充的ptfe复合材料的摩擦系数和摩擦表面温度比未经处理玻璃纤... 详细信息

　研究了不同玻璃纤维表面处理对ptfe复合材料在干摩擦条件下滑动磨损性能的影响,并借助扫描电子显微镜(SEM)分析了磨损机理。结果表明:在干摩擦条件下,经表面处理玻璃纤维填充的ptfe复合材料的摩擦系数和摩擦表面温度比未经处理玻璃纤维填充的ptfe复合材料的低,且减磨性能优于未经处理的;而稀土处理玻璃纤维填充的ptfe复合材料的摩擦系数和摩擦表面温度最低,减磨性能最好;未经处理玻璃纤维填充的ptfe复合材料和偶联剂处理玻璃纤维填充的ptfe复合材料都发生了剧烈的粘着转移;偶联剂与稀土处理玻璃纤维填充的ptfe复合材料的磨损机理主要是明显的磨粒磨损;稀土处理玻璃纤维填充ptfe复合材料的磨损形式主要是粘着转移和轻微的磨粒磨损。

关键词： ptfe复合材料玻璃纤维稀土表面处理摩擦磨损