新型PPESK/聚四氟乙烯共混物的力学和摩擦磨损性能研究

采用挤出注塑加工成型法制备不同含量的新型注塑级杂萘联苯聚芳醚砜酮(m-PPESK)与聚四氟乙烯(PTFE)共混物,对共混物的力学性能及其摩擦磨损性能进行研究,并通过扫描电子显微镜观察其磨损表面形貌.结果表明,m-PPESK/PTFE共混物的拉伸强度、弯曲强度和非缺口冲击强度均随着PTFE含量的增加而降低,但在PTFE的质量分数低于15%时,m-PPESK/PTFE共混物能够保持较高的机械强度.PTFE的加入可以显著降低m-PPESK的摩擦系数和磨损率,在PTFE质量分数为25%时,摩擦系数和磨损率均降至最小值.m-PPESK/PTFE共混物的磨损机理主要为粘着磨损和磨粒磨损.     

可熔融加工PTFE对FEP在干/湿环境中摩擦磨损性能的影响

为建立含氟聚合物的使用性能与干湿工作环境的关系,采用热压成型的方式制备聚四氟乙烯(PTFE)试样,并通过挤出注塑成型方法制得可熔融加工PTFE (M-PTFE)/聚全氟乙丙烯(FEP)共混物. 研究PTFE和FEP的相关性能,特别是M-PTFE/FEP共混物的力学性能以及在干、湿状态下的摩擦磨损性能. 结果表明:在研究的配比范围内,共混材料的拉伸强度随着M-PTFE含量的增加而增大. 干摩擦条件下,M-PTFE的质量分数≤20%时,增加M-PTFE含量可降低试样的摩擦系数与体积磨损率,但M-PTFE的质量分数达到30%时两个参数均会增大. 湿摩擦条件下,试样的摩擦系数和体积磨损率与M-PTFE的添加量之间无规律性,但都低于干摩擦条件的值. 对磨面形貌的SEM照片分析表明:在干摩擦条件下,增加M-PTFE添加量会促进转移膜的形成和完善,但湿摩擦会抑制转移膜的形成.      

雨水环境下PTFE/Kevlar编织材料摩擦学性能研究

针对川西平原地区实际降雨环境，开展了PTFE/Kevlar航空器关节轴承衬垫材料往复磨损试验，通过分析摩擦系数、磨痕损伤形貌以及磨损表面化学成分的演变规律，探究了雨水环境下PTFE/Kevlar编织材料的摩擦磨损特性.结果表明：雨水环境下PTFE/Kevlar轴承衬垫材料磨损损伤行为表现为PTFE纤维变形、破碎、转移以及Kevlar纤维变形和疲劳断裂.雨水环境下PTFE/Kevlar轴承衬垫材料的磨损过程可分为3个阶段：前期(N<1000)、中期(1000≤N<5000)和后期(N≥5000)，分别是PTFE逐渐转移阶段、PTFE转移膜形成阶段以及转移膜破坏阶段.从磨损前期到中期，摩擦系数减小，最大磨痕宽度和最大磨痕深度增加，磨痕区域F元素含量增加、C元素含量减少；从磨损中期到后期，摩擦系数增加并波动，最大磨痕宽度和最大磨痕深度持续增加，磨痕区域F元素含量减小、C元素含量增加.结果表明雨水环境会促使转移膜快速剥落和破坏，因此，应尽量避免自润滑PTFE/Kevlar衬垫型关节轴承长时间在阴雨天气下使用.     

PTFE基复合材料在干摩擦和液氮介质中的摩擦磨损性能研究

对比考察了聚苯酯(Ekonol)和PAB纤维增强PTFE复合材料在干摩擦和液氮介质中的摩擦磨损性能,利用扫描电子显微镜观察分析在干摩擦和液氮条件下Ekonol/PAB纤维增强PTFE复合材料的磨损表面形貌及其磨损机理,同时还考察了温度对复合材料冲击韧性的影响.结果表明:在液氮条件下,PTFE的抗犁削能力增强,Ekonol/PAB/PTFE复合材料的磨损量明显比干摩擦下低,复合材料的摩擦系数比干摩擦下大,载荷对复合材料的磨损量影响较小,复合材料的摩擦系数和磨损量随着滑动速度增加基本保持不变,材料的磨损机理主要为轻微犁削和脆性断裂;而在干摩擦条件下,载荷对复合材料的磨损量影响显著,随着滑动速度增加,复合材料的摩擦系数先增后减,磨损量逐渐增大,材料的磨损机理主要以犁削、粘着磨损及疲劳磨损为主.在2种试验条件下复合材料的摩擦系数均随载荷增加而减小;低温时材料的冲击韧性约为常温时的1/2.     

聚四氟乙烯和二硫化钼填充聚酰亚胺复合材料的摩擦磨损性能研究

采用MM-200型摩擦磨损试验机考察了聚四氟乙烯(PTFE)和MoS2填充聚酰亚胺(PI)复合材料在干摩擦下与GCr15轴承钢对摩时的摩擦磨损性能，并利用扫描电子显微镜和X射线能量色散谱仪分析了PI复合材料及其偶件磨损表面形貌和元素面分布．结果表明，PTFE和MoS2均可降低PI的摩擦系数，其中PI 30％MoS2复合材料的减摩性能最佳，其摩擦系数同纯PI的相比降低了约50％．除PI 10％PTFE 20％MoS2外，其它几种复合材料的抗磨性能均明显优于纯PI，其中PI 20％PTFE 10％MoS2复合材料的抗磨性能最佳，其磨损率比纯PI的低1个数量级．PI复合材料的摩擦磨损性能同其在偶件磨损表面形成的转移膜的性质密切相关，当转移膜厚度适当且分布较均匀时，PI复合材料的减摩抗磨性能良好．     

聚四氟乙烯在真空条件下的摩擦特性

本文描述了一台专用的真空摩擦试验装置,并给出了真空度为10~(-3)托下,PTFE-花岗石、PTFE—镀铬铜和PTFE—钢球三种摩擦副材料的f-v实验曲线;给出了接触压力为不同数值时PTFE—花岗石的动、静摩擦系数,并比较了它们在大气和真空下的f—v曲线。试验结果表明,PTFE—花岗石的动、静摩擦系数之差是三种摩擦副中最低的,仅为0.02。而PTFE—镀铬铜的动摩擦系数最低(0.067),但其动、静摩擦系数之差最大。故选用PTF正-花岗石作为真空中低速、低负荷工作台导轨面材料有可能收到减小低速爬行的效果。     

填充聚四氟乙烯对尼龙6摩擦磨损性能影响的研究

用Timken试验机考察了热压成形的PTFE填充尼龙6在干摩擦状态下的摩擦磨损性能及PTFE填充量、滑动速度和负荷对摩擦磨损的影响,并用X-光电子能谱仪(XPS)和电子探针(EPMA)研究了金属偶件摩擦表面转移膜的组成与形貌。结果表明,在给定的试验条件下,填充PTFE能够有效地改善尼龙6的摩擦磨损性能,PTFE的填充量在8～20％(vol)之间时的效果较好,8％PTFE填充尼龙6的PV值可比纯尼龙6的高1倍;填充PTFE的效用主要取决于转移膜的特性和PTFE在转移膜中的富集量。     

磨料对铜化学机械抛光过程的影响研究

利用CP-4型抛光试验机对直径为50.8 mm、表面沉积厚530 nm的铜硅片(表面粗糙度Ra为1.42 nm)进行化学机械抛光(CMP)试验,评价了CMP过程中不同磨料作用下的摩擦系数和材料去除率;利用ZYGO表面形貌分析系统测试含不同磨料抛光液抛光后的硅片表面粗糙度;采用扫描电子显微镜分析CMP后的铜硅片表面损伤形貌.结果表明,磨料的浓度和粒径直接影响CMP过程的摩擦系数:采用5%粒径25 nm硅溶胶为抛光液时的摩擦系数低于超纯水抛光时的摩擦系数;当磨料的添加量和粒度增加时摩擦系数增大.在相同试验条件下,采用10%粒径25 nm硅溶胶抛光材料的去除率为50.7 nm/min;粒径为1μm白刚玉磨料的抛光材料去除率为246.3 nm/min;单纯磨料使铜硅片表面变得粗糙,即用10%粒径25 nm硅溶胶抛光后的表面粗糙度仍大于原始表面(Ra值达3.43 nm);在单纯磨料或超纯水为抛光液抛光下铜硅片表面出现划伤.     

碳纳米管改性聚四氟乙烯复合材料的摩擦磨损性能研究

评价了用不同含量碳纳米管(CNTs)改性聚四氟乙烯(PTFE)复合材料的力学性能,利用MM-200型摩擦磨损试验机研究了CNTs含量对PTFE复合材料摩擦磨损性能的影响,借助于扫描电子显微镜观察分析了试样磨损表面及磨屑形貌,并探讨其磨损机理.结果表明:CNTs能够提高PTFE复合材料的硬度和冲击强度,在本文研究范围内,当CNTs的质量分数为7%时,PTFE复合材料的力学性能最佳;CNTs能够增加PTFE复合材料的摩擦系数、降低其磨损量,当其质量分数为10%时,PTFE复合材料的耐磨损性能最佳.纤维状碳纳米管可以阻止PTFE带状结构的大面积破坏,以及在摩擦过程中于偶件表面能够形成转移膜并隔离复合材料与偶件的直接接触是其减摩耐磨作用的主要原因.     

ATP改性UHMWPE水润滑轴承材料的摩擦学特性研究

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)轴承材料在低速重载工况下常发生严重磨损,通过添加改性填料能够显著提升其摩擦学性能. 凹凸棒土(ATP)作为一种改性填料能够增强基体材料的机械性能进而改善其摩擦特性,但是ATP作为填料往往会因为团聚效应而降低材料的补强效果. 通过对ATP进行表面改性处理可克服团聚效应,实现ATP与基体间的均匀共混. 通过表面化学包覆改性法制备由硅烷偶联剂KH570改性处理的ATP与UHMWPE共混制成复合材料,并与纯UHMWPE材料作对照试验. 利用RTEC摩擦试验机研究复合材料在水润滑条件下摩擦系数随载荷和转速的变化,以及材料填充含量对复合材料在低速重载(v=0.55 m/s、F_z=55 N)工况下磨损性能的影响. 利用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)与电子万能材料试验机分别对ATP改性效果、熔融结晶行为及复合材料的重要力学性能进行表征测试. 试验结束后,利用表面轮廓仪与激光共聚焦显微镜观察复合材料表面形貌并分析其磨损机理. 结果表明:硅烷偶联剂KH570对ATP的改性效果良好,填充改性ATP能提高材料的邵氏硬度,且材料的拉伸性能随填充含量的提高呈下降趋势;对比纯UHMWP材料,复合材料的摩擦系数更低,适量的ATP填充能改善材料磨损性能,减小体积磨损率;试验中改性ATP质量分数为1%的复合材料其摩擦学性能最优,在低速重载时的摩擦系数及体积磨损率与纯UHMWPE相比分别降低了52.45%和37.58%.      

不同界面条件下TPU/HVSSBR复合材料摩擦性能及机理分析

热塑性聚氨酯(TPU)因具有耐磨、耐水解、抗撕裂和抗弯曲等特点已成为热门材料被广泛使用，而其作为鞋底材料最突出的问题是止滑性能不足.本研究中将高乙烯基溶聚丁苯橡胶(HVSSBR)与TPU进行橡塑共混来改善TPU材料的止滑性能.采用LAT-100试验机测试了恒定面压下不同共混比的TPU/HVSSBR复合材料干、湿摩擦表面以及不同冰面温度(-20、-10和-5℃)下摩擦系数的变化.结果表明：HVSSBR相的掺入同时提高了TPU的干摩擦系数f_D、湿摩擦系数f_W以及冰面摩擦系数f_I，其中HVSSBR质量分数为40%的TPU复合材料相较于TPU,f_D提高了35%,f_W提高了13%，不同冰面温度(-20、-10和-5℃)下f_I分别提高了59%、89%和116%；结合摩擦学理论，通过将f_D、f_W、f_I与硬度H以及损耗因子tanδ等参数拟合的方法来分析材料在不同界面条件下的摩擦机理，结果发现f_D<...     

聚酰胺酰亚胺/聚四氟乙烯复合涂层的制备及其摩擦学性能和耐腐蚀性能

制备了具有良好摩擦学性能和优异耐腐蚀性能的聚酰胺酰亚胺/聚四氟乙烯(PAI/PTFE)多功能复合涂层. 采用CSM摩擦磨损试验机评估了涂层的摩擦学性能,采用P4000A电化学工作站研究了PAI/PTFE复合涂层在质量分数为3.5% NaCl溶液中的抗电化学腐蚀性能. 重点研究了PTFE与PAI的固体质量比对涂层摩擦学性能和耐腐蚀性能的影响. 结果表明:适量PTFE的引入极大增强了PAI涂层的摩擦学性能和耐腐蚀性能. 特别是,当PTFE与PAI的固体质量比为0.6时,涂层的摩擦学性能最佳,摩擦系数为0.075,磨损率为3.72×10-6 mm3/(N·m). 当PTFE与PAI的固体质量比为1时,复合涂层在质量分数为3.5%的NaCl溶液中浸泡240 h后涂层的低频阻抗值∣Z∣_{0.01 Hz}高达3.83×109 Ω?cm2,仍表现出较好的耐腐蚀性能. 此外,经过240 h中性盐雾试验,复合涂层表面没有出现起泡、生锈等现象. 复合涂层具有如此优异的摩擦学性能和耐腐蚀性能归因于PTFE优异的润滑性能以及涂层对腐蚀介质阻隔性能的增强.      

表面处理对PTFE和HDPE摩擦磨损的影响——Ⅰ.试验结果

不少研究者都认为聚合物的转移磨损受摩擦副表面能的影响。为了考察材料表面及表面性质对聚合物粘着转移的影响,作者运用不同的对偶材料(45号碳钢、铝及铜)並通过不同的表面处理方法,明显提高了其表面能,用未经表面处理的聚四氟乙烯(PTFE)和高密度聚乙烯(HDPE)与这些处理的和未经处理的金属材料对摩时发现,聚合物的比磨损大致相同,且不受对偶材料表面能的影响。但当对PTFE和HDPE进行表面化学处理后,再与那些处理的金属材料对摩时,其磨损率很低,在稳定磨损阶段,仅为未处理者的1/200左右,並且也与对偶材料的表面能无关。经过表面化学处理后,PTFE的摩擦系数稍有升高,而HDPE的则有所降低。文中还对PTFE的磨损机理进行了讨论。     

TiH2含量对Al/PTFE动态力学性能和撞击感度的影响

采用混合压制烧结法制备了4种不同TiH₂含量的铝/氢化钛/聚四氟乙烯(Al/TiH₂/PTFE)试件，并基于分离式霍普金森杆和落锤冲击实验，对反应材料的动态压缩力学性能、撞击感度及反应特性进行了研究。实验结果表明，4种材料均存在应变硬化和应变率硬化效应，随加载应变率的提高，材料屈服强度和硬化模量增大。相同加载应变率下，材料屈服强度随TiH₂含量的增加而增高，材料压缩强度则先增高后降低，TiH₂质量分数为5%时材料压缩强度达到最大值166.4 MPa，比Al/PTFE强度提高6.8%。在一定含量范围内(小于5%)，加入TiH₂有助于提高Al/PTFE材料撞击感度和能量释放水平，而TiH₂质量分数大于10%时，材料撞击感度和反应剧烈程度则逐渐降低。与Al/PTFE相比，含TiH₂试件反应火光周围有明显的火星喷溅现象，且此现象TiH₂含量越高越显著。     

碳纤维织物增强PES-C/PTFE复合材料的摩擦学性能研究

利用热压成型方法制备了不同PES-C/PTFE含量的碳纤维织物增强复合材料,用LJ-500万能材料试验机和MRH-5A环块试验机分别考察了复合材料的力学性能和摩擦磨损性能,并研究了压制成型温度和等离子处理碳纤维织物对复合材料力学性能的影响.结果表明,碳纤维织物极大提高了PES-C/PTFE树脂弯曲强度,并且有效增加PES-C/PTFE树脂的耐磨性;PES-C/PTFE含量分别为42%和8%的碳纤维织物增强复合材料性力学及摩擦磨损综合性能最好.     

纳米PTFE粒子复合Ni-P化学镀层的摩擦学行为

采用化学镀在Q235钢基材上制备了纳米和微米PTFE粒子的Ni-P/PTFE复合镀层.用球盘式摩擦磨损试验机研究了镀层摩擦系数与PTFE体积百分数的关系以及具有最小摩擦系数镀层的承载能力.结果表明:纳米和微米复合镀层均在PTFE的体积含量约26%时出现最佳的减摩效果,摩擦系数为0.11-0.15.纳米粒子复合镀层的摩擦系数与磨损量在较低载荷下与微米粒子复合镀层接近,但其承载能力远优于微米粒子复合镀层,两者临界载荷之比约为3.5.     

炭纤维对纸基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

研制了几种炭纤维增强纸基摩擦材料,采用热分析仪和惯量摩擦试验机研究了炭纤维含量同摩擦材料的耐热性能和摩擦磨损性能的相关性.结果表明:炭纤维含量对摩擦材料的耐热性能、动摩擦系数、静摩擦系数和磨损率有较大影响;随着炭纤维含量增加,摩擦材料的起始分解温度升高,热分解速率减慢,动摩擦系数呈增大趋势,静摩擦系数和磨损率呈现减小趋势;当炭纤维含量超过5%时,动摩擦系数达到0.13左右且保持恒定;当炭纤维含量超过10%时,静摩擦系数降至0.15左右且保持恒定,纸基摩擦材料的体积磨损率小于4.5×10-8cm3/J.     

宽温域环境中聚四氟乙烯及其复合材料摩擦学性能研究

对比研究了?100~100 ℃范围内聚四氟乙烯(PTFE)及三氧化二铝/聚四氟乙烯(Al₂O₃/PTFE)复合材料的摩擦学性能. 研究结果表明,PTFE因为蠕变,在升温过程中摩擦系数逐步降低,磨损率逐步升高. 而引入Al₂O₃填料会显著影响PTFE的摩擦学行为,Al₂O₃/PTFE的摩擦系数普遍比PTFE高,而磨损率比PTFE低. 摩擦学机理表明,滑动过程中形成的摩擦膜是决定摩擦学行为的关键因素. 这对极端工况条件下高分子复合材料的设计具有重要的指导意义.      

几种PTFE基自润滑复合材料轴承在油润滑条件下的摩擦学特性

本文利用MPV-1500摩擦试验机对几种PTFE基自润滑复合材料轴承在干摩擦和20~#机械油润滑下的摩擦学性能进行了系统研究,发现其在20~#机械油润滑下的摩擦系数和磨损量都比干摩擦下的低1—2个数量级,并可使其极限PV值提高1—2个数量级。在所研究的几种PTFE基自润滑复合材料轴承中,钢背-青铜粉-(PTFE+Pb)复合材料非标准轴承E_2在一次性加油润滑和滴油润滑下的极限PV值分别大于120MPa·m/s和135MPa·m/s,是常用巴氏合金轴承在同样润滑条件下极限PV值的数倍,而且它的摩擦学性能良好,故其是一种具有广泛应用前景的高PV值滑动轴承。     

非平衡磁控溅射沉积MoS2-Ti 复合薄膜的结构与真空摩擦磨损性能研究

采用非平衡磁控溅射法制备MoS2-Ti复合薄膜,采用SEM、XRD和XRF对薄膜的结构进行表征,在真空球-盘摩擦试验机上评价试验载荷、转速以及基底材料种类对薄膜真空摩擦磨损性能的影响.结果表明:MoS2-Ti复合薄膜表面致密均匀,断面为细柱状结构,呈MoS2(002)基面择优取向,薄膜中Ti含量为8 wt.%,S∶Mo原子比为1.8.在真空度优于5×10-3Pa、室温环境中,当试验载荷从5 N增加至20 N时,薄膜的摩擦系数和耐磨寿命都呈减小趋势,摩擦系数变化符合赫兹接触理论模型;当试验速度从250 r/min提高至1 000 r/min时,薄膜的摩擦系数逐渐减小,耐磨寿命变化量较小;不同基体材料上薄膜的摩擦系数平均值均为0.02,9Cr18、45#钢和40Cr基材上薄膜耐磨寿命区别不大,在20~25 km之间,磨损形式为磨粒磨损,30CrMnSi上薄膜耐磨寿命明显下降,只有10.3 km,磨损形式为黏着磨损,研究结果表明如果基底材料与摩擦对偶间发生黏着磨损,会明显降低其表面沉积薄膜的耐磨寿命.