Tribological Behavior of Nano-ZrO_2 Reinforced PTFE-PPS Composites

Polytetrafluoroethylene(PTFE) is a commonly used seal material for oil-free engine that is well known for its excellent tribological properties. In this work, the nano-ZrO_2 particles were used as the friction modifiers to improve the friction and wear performance of PTFE-PPS composites. The friction and wear characteristics of PTFE/PPS-nano-ZrO_2 composites were investigated by a block-on-ring tester under dry friction sliding condition. The worn surfaces, counterpart transfer films and wear debris were studied by scanning electron microscopy and X-ray photoelectron spectroscopy. It was found that the increase of nanoZrO_2 content could effectively reduce the coefficient of friction and enhance the anti-wear ability of PTFEPPS composites. Especially, the best tribological properties of the composites were obtained when the particle content of nano-ZrO_2 was 10 vol%, the anti-wear performance of composite is 195 times better than that of the unfilled PTFE-PPS composite. Under different conditions, the coefficient of friction of PTFE/PPS-nano-ZrO_2 composites was more affected by the applied load while the wear rate was more affected by the sliding velocity.     

纳米碳化锆改性填充聚四氟乙烯-聚苯硫醚复合材料摩擦磨损性能

采用冷压成型烧结工艺法,制备纳米碳化锆(Nano-ZrC)与聚苯硫醚(PPS)填充改性聚四氟乙烯(PTFE)基复合材料。采用邵氏硬度仪、万能材料试验机、扫描电镜分别表征了复合材料的显微结构及力学特性;使用MRH-3型环-块摩擦磨损试验机测试了复合材料在不同实验条件下的摩擦学性能,并通过非接触3D轮廓仪及X射线光电子能谱仪对磨损表面及转移膜进行了检测分析。结果表明:随着纳米碳化锆含量的增加,复合材料硬度上升,拉伸强度、断裂伸长率及冲击强度下降;纳米碳化锆使得复合材料耐磨性得到显著提升,且其体积分数为5%时复合材料摩擦学性能最佳;纳米碳化锆增强了转移膜的物理粘附能力,并促进其化学吸附作用;当载荷提升至300 N,摩擦速度提升至3 m/s时,复合材料摩擦磨损性能大幅降低,转移膜形貌发生明显变化;环境温度(25~140℃)对复合材料摩擦磨损性能影响不明显。     

纳米Al_2O_3/聚苯硫醚改性聚四氟乙烯复合材料摩擦特性

使用MRH-3型环-块摩擦磨损试验机在不同实验条件下对纳米氧化铝(Nano-Al_2O_3)与聚苯硫醚(PPS)共混改性聚四氟乙烯(PTFE)复合材料的摩擦磨损状况进行了测试并在线测量了摩擦表层瞬时温度。采用扫描电镜对磨损表面形貌和转移膜形貌进行了观察与分析。结果表明,复合材料摩擦磨损特性与纳米粒子含量及摩擦表层温度有关;3%(体积分数)Nano-Al_2O_3/PPS/PTFE复合材料的耐磨性最佳;摩擦过程中表层瞬时温度呈现3个阶段:线性升温、温度缓慢变化和稳定阶段,且升温幅度随Nano-Al_2O_3含量的增加而增大;当载荷和速度分别超过200 N和2 m/s时,复合材料磨损率与摩擦表层温度均大幅上升,但摩擦热平衡所需时间却大幅缩短,此时摩擦表面形貌与转移膜形貌均发生明显变化;当环境温度在25~140℃变化时复合材料摩擦性能变化不显著。     

纳米SiC与PI填充改性PTFE复合材料的摩擦磨损性能

以纳米碳化硅(Nano-SiC)和聚酰亚胺(PI)为填料,经过机械共混、冷压成型和烧结等工艺制备Nano-SiC与PI共同填充改性聚四氟乙烯(PTFE)复合材料。利用MRH-3型环-块摩擦实验机研究不同实验条件下复合材料的摩擦磨损性能并记录磨损表面温度变化。通过扫描电镜观察试样磨损表面和转移膜形貌,分析其磨损机理。结果表明:纳米粒子含量、载荷和速度的变化会引起磨损表面温度发生变化,影响复合材料的摩擦磨损特性,复合材料磨损表面形貌和转移膜形貌也随之改变;随着纳米粒子含量增加,摩擦温升更快进入平稳阶段,有利于降低复合材料的磨损率;载荷由100N增加至400N,速度由1m/s增加至4m/s时,复合材料的摩擦磨损特性大幅下降,磨损表面形貌和转移膜形貌有显著变化,重载和高速条件下复合材料的磨损率高;环境温度在室温到135℃变化时复合材料的摩擦性能变化不明显。     

基于PCA-RBF神经网络的混凝土坝位移趋势性预测模型

为了提高混凝土坝位移趋势的预测精度,提出了一种基于主成分分析(PCA)和径向基(RBF)神经网络的混凝土坝位移趋势性预测模型(PCA-RBF)。首先,利用主成分分析,将混凝土坝多测点的径向位移监测数据降维,消除影响分量数据集的多重相关性,分别提取出主元位移和主元影响分量。然后,把主元位移和主元影响分量输入径向基神经网络并构建模型,对提取出的主元位移进行预测。最后,将本法应用于某混凝土坝,结果表明,PCA-RBF模型的均方根误差(RMSE),平均绝对误差(MAE)和平均绝对百分比误差(MAPE)分别为2.037 8 mm,1.698 6 mm和3.32%,显著低于传统的多元回归统计模型、径向基神经网络模型(RBF)和利用经主成分分析进行因子处理的BP神经网络模型(PCA-BP),说明PCA-RBF模型有着良好的预测精度。     

盖封密封磨损-热-应力耦合模拟与优化设计

在无油润滑工况下,密封面磨损是导致密封件性能降低及寿命丧失的关键因素. 结合有限元技术,基于修正的Archard磨损模型,建立盖封（CL）密封过程中密封件和活塞杆间的磨损-热-应力耦合数值模拟方法,分析磨损过程中密封件性能与寿命的变化规律及介质压力对密封特性的影响;基于所建立的仿真模型,采用正交试验设计法,以密封件密封面上最大接触压力降幅最小及密封件寿命最长作为优化目标,对CL密封中C形密封圈关键结构参数进行优化设计,得到最优组合方案;利用斯特林发动机活塞杆密封性能试验平台对数值模拟方法进行验证,并对磨损后CL密封接触面磨损状况进行测量,检测结果与仿真模拟结果较为一致,优化后密封件密封性能及使用寿命得到了提高.     

混凝土坝服役性态监测效应量安全监控指标拟定方法

表征混凝土坝服役性态变化的监测效应量,其变化客观反映了大坝的工作性态变化,为确保大坝的安全运行,需对相应的监测效应量拟定安全监控指标,传统的方法在假定一定失效概率的前提下拟定监控指标,人为因素影响较大。经对传统方法不足的分析,基于典型小概率方法和层次分析法的思想,提出了混凝土坝服役性态评价等级属性不等区间的划分方法,在此基础上,综合运用最大熵原理,构建反映混凝土坝服役性态变化的监测效应量概率密度函数,提出拟定对应大坝服役性态评价不同等级属性的监测效应量安全监控指标的方法,并通过工程实例验证了所提出方法的可行性和有效性。     

隧道涌水量预测计算方法总结探讨

涌水量预测计算方法的研究已有50多年的历史,但当前的研究计算手段在预报准确率方面还存在不足。对于不同预测计算方法的适用条件和可能产生的偏差阐述得较少,致使在实际应用中对预测计算方法的选择和计算参数的选取普遍不合理,造成预测的涌水量偏差较大。结合工程实例,针对隧道涌水量预测计算方法的研究现状进行简要介绍和总结探讨。     

煤系共伴生油页岩热解残渣利用技术

油页岩残渣是油页岩热解过程中排放的固体废物,约占油页岩的80%~90%。中国油页岩残渣利用率较低,残渣堆积量日益增多,后续问题十分突出。煤系油页岩残渣的资源化利用成为油页岩热解提油产业发展的瓶颈。介绍了油页岩热解加工利用现状及其残渣在废水处理和废气吸附方面的应用,分析了当前页岩热解残渣利用过程中存在利用方式单一的问题,并结合油页岩热解残渣结构和组成的特殊性,提出了油页岩残渣用作环保材料如吸附剂的发展方向。     

紧束缚带半导体中载流子浓度和费米能量解析近似研究

本文给出了紧束缚带半导体中载流子浓度和费米能量之间的解析近似表达式。借助贝塞尔函数我们获得载流子浓度的系列展开公式，该公式具有快速收敛性。采用高斯积分方法获得了简单和高精度的费米能量解析近似表达式。由解析公式计算的结果与精确数值解吻合得很好，精度为10^-5量级。该解析公式可以方便地用于计算微带超晶格的电子输运和超晶格器件模拟。