聚四氟乙烯及其石墨和MoS2填充复合材料的摩擦学性能研究

利用往复式摩擦磨损试验机,对聚四氟乙烯(PTFE)及石墨和MoS2填充的PTFE复合材料的摩擦磨损性能进行了测定,并利用光学显微镜对PTFE复合材料的摩擦磨损表面进行了观察。结果表明,一方面,石墨和MoS2起到了润滑作用,另一方面,石墨和MoS2阻止了PTFE带状大面积破坏,因而使得PTFE的摩擦系数降低,耐磨性提高。     

莫来石与碳纤维协同填充的聚四氟乙烯基复合材料及其摩擦学性能

为了提高聚四氟乙烯（PTFE）的摩擦学性能,采用机械混匀、带温预压及烧结等工艺制备了莫来石和碳纤维填充的PTFE基复合材料,并通过FTIR、XRD、万能材料试验机、洛氏硬度计、DSC及热机械分析分别表征了PTFE基复合材料的显微结构、力学性能和热学性能;然后,使用MRH-3 型高速环块磨损试验机测定了复合材料的摩擦系数和磨损率,通过自制的硅油砂浆磨损装置测定了复合材料在不同温度下的耐砂浆磨损性能;最后,借助3D测量激光显微镜研究了复合材料摩擦面形貌,并分析了摩擦磨损机制。结果表明:莫来石和碳纤维在PTFE体系中起到填充增强作用,20wt%莫来石-10wt%碳纤维/PTFE复合材料的弹性模量由364 MPa增加至874 MPa;20wt%莫来石-10wt%碳纤维/PTFE复合材料的干摩擦系数较大,但其磨损率与纯PTFE相比降低了3个数量级以上,且此复合材料在水摩擦条件下仍能保持较好的摩擦系数和磨损率,摩擦系数为0.157,磨损率为7.40×10-6 mm3·N-1·m-1;此外,20wt%莫来石-10wt%碳纤维/PTFE复合材料在较高温度下仍能表现出良好的耐砂浆磨损性能。所得结论表明改性得到的PTFE 基复合材料的摩擦学性能显著提高,复合材料可用于有杆抽油井防偏磨。      

膨胀石墨／碳纤维复合材料化学镀及吸波性能研究

采用化学镀法对膨胀石墨／碳纤维复合材料表面镀镍、铁、钴,对包覆后的样品进行了SEM、EDS、XRD、IR和磁性能表征,结果表明,膨胀石墨／碳纤维复合材料表面均匀包覆了一层金属物质,其镍、铁、钴总质量大约占75 ,磷大约占5 ,镀覆后产品在近红外波段反射率明显增大,磁性能明显增强,复合材料的磁滞回线的面积和剩磁都很小,属于软磁性材料。HP8722ES矢量网络分析仪测量了样品在2—18GHz频率范围的复介电常数和复磁导率,根据吸收屏理论公式计算出反射损耗、匹配频段及匹配厚度,结果表明,当dm=0．4mm时,反射衰减最大可达-14．6dB,反射衰减〈-5dB的频宽可达10.4GHz。     

石墨填充高岭土基矿物聚合物复合材料的摩擦学性能研究

采用万能材料试验机和M-2000型摩擦磨损试验机考察了石墨填加量对矿物聚合物复合材料的机械性能和摩擦磨损性能的影响,利用XRD对材料的晶体结构进行了表征,利用SEM观察了材料的断面和磨损表面形貌并分析了其磨损机理.结果表明,填加石墨对矿物聚合物材料的机械性能会有一定程度的影响,但可以有效地改善矿物聚合物复合材料的摩擦磨损性能;随石墨填加量的增大,材料的摩擦系数和磨损率都有明显的降低,当石墨体积含量为25v%时,摩擦系数和磨损率均达到最低,分别为0.443和5.05×10-5mm3/N·m.研究发现,当石墨含量较低时,磨损机理主要是磨粒磨损,当石墨含量较高时,磨损机理除了磨粒磨损外还有粘着磨损.     

碳纤维／石墨／银基复合材料电刷的应用研究

研究了碳纤维／石墨／银基复合材料的制造并应用于雷达电刷全电讯号。实验结果表明，应用镀银碳纤维代替部分原石墨／银系电刷的石墨，能有效提高电刷使用寿命，降低电刷怀汇流环之间的动态接触电阻。     

莫来石填充的聚四氟乙烯复合材料及其摩擦学性能

采用机械混匀、带温预压、烧结等工艺制备了莫来石填充的聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,通过万能材料试验机、X射线衍射仪(XRD)、静态热机械分析仪(TMA)分别表征了复合材料的力学性能、物相和热学性质;研究使用MRH-3型高速环块磨损试验机来测试复合材料的耐摩擦磨损性能,借助场发射扫描电子显微镜研究了复合材料摩擦面形貌并分析摩擦磨损机理。结果表明:莫来石在PTFE体系中起填充增强作用,改性聚四氟乙烯复合材料的弹性模量显著增加;莫来石的填充提高了聚四氟乙烯的玻璃化转变温度,其平均线膨胀系数也呈下降趋势;当莫来石的质量分数由0增加至50%时,复合材料的摩擦系数呈先降低、后升高的趋势,复合材料的耐磨损性能显著改善;当莫来石的质量分数为40%时,其磨损率降低至纯聚四氟乙烯的1/530。     

碳纤维增强柔性石墨密封材料的研究及利用

本文简述了沥青基碳纤维增强柔性石墨密封材料的工艺研究，主要性能，目前的应用试验及可利用范围。     

碳纤维含量对碳纤维／中铜石墨复合材料减摩耐磨性能的影响

在干磨擦条件下，对不同碳纤维含量的碳纤维／中铜石墨复合材料，进行了５０ｈ的摩擦磨损试验并借助扫描电镜观察了综们的磨面，结果表明，随碳纤维 增加，碳纤维．中铜石墨复合材料的摩擦系数和磨损量均明显减少。     

石墨和铜粉分别填充聚四氟乙烯摩擦学性能比较

将石墨和铜粉分别填充聚四氟乙烯制备两种复合材料,并对材料的结构进行分析,在干摩擦条件下通过M-2000A型磨损试验机对其摩擦磨损性能进行测试。结果表明:两种填充物改变了聚四氟乙烯结构,均提高了聚四氟乙烯的硬度和耐磨性能。石墨与聚四氟乙烯摩擦过程协同作用使得石墨填充聚四氟乙烯复合材料比纯聚四氟乙烯表现出更低的摩擦系数,聚四氟乙烯材料的耐磨性不仅与硬度有关,还与填充物的润滑性能有关。     

聚四氟乙烯/碳纤维增强聚酰亚胺复合体系的摩擦学性能

研究评价了不同PTFE含量的碳纤维增强P1复合材料的力学和摩擦学性能，并分析了在干摩擦和水润滑2种不同条件下的磨损表面形貌和磨损机理。研究表明：PTFE以10%添加时PI/CF/PTFE体系的机械性能最佳，而摩擦学性能以5%添加为佳；随PTFE含量的增加，复合材料的摩擦系数降低，磨损率增加。水润滑下，摩擦系数和磨损率比干摩擦下的都有相应的降低。干摩擦下，材料的磨损均以塑性变形、微观破裂及破碎为主导；水润滑下，这一机制显著减弱，归因于水的润滑和冷却作用。     

水润滑条件下氧化锆颗粒及碳纤维共混增强聚醚醚酮复合材料的摩擦性能研究

通过熔融共混法制备了碳纤维(CF)和氧化锆颗粒(ZrO_2)共混增强聚醚醚酮(PEEK)复合材料,并对其水中的摩擦学性能进行了研究。实验结果表明,该混杂增强复合材料在水中具有优异的摩擦学性能,其摩擦系数随载荷的增加无明显变化,而磨损率则随着载荷的增加而逐渐降低。该材料在水中的磨损机制主要表现为轻微的磨粒磨损和疲劳磨损,碳纤维是复合材料耐磨性得到增强的主要原因,其作为复合材料摩擦面表层的主要承载相,承担了两摩擦面之间的大部分载荷,并保护聚合物基体免于受到对磨副的严重磨损。氧化锆颗粒的加入则有效抑制了摩擦过程中碳纤维的破损与脱落,从而使得混杂增强PEEK复合材料比单纯碳纤维增强的PEEK复合材料具有更加优异的耐磨性能。但过多颗粒的加入会加剧疲劳磨损,从而降低材料的耐磨性。     

聚苯酯基复合材料的摩擦学性能

对比考察了炭纤维(CF)、聚四氟乙烯(PTEE)、单独和混合填充聚苯酯复合材料的摩擦磨损性能,利用扫描电子显微镜(SEM)分析了磨损面形貌,并探讨了其摩擦磨损机理.结果表明,CF、PTEE填充Ekonol复合材料,比CF或PTEE单独填充复合材料的低摩擦系数、低磨损率还分剐降低了17%、48%,是纯Ekonol摩擦系数的58%,耐磨性的1.8×104倍.CF、PTEE二者表现出了协同润滑与减磨效应.PTEE改善了难熔基体颗粒之间以及基体与纤维之间的粘接,而含量适当的CF对Ekonol起到了承载作用,且协助形成连续、均匀的转移膜.     

颗粒填充型聚合物的导热性能与摩擦磨损性能研究

采用蒙特卡罗可控空间分布算法,生成网链构型的三维代表体积单元(RVE)模型,数值研究了非均匀分布下不同组分氮化铝/石墨/银导热硅脂的导热性能。制备了氮化铝、氮化铝/石墨、氮化铝/石墨/银三种填料体系的导热硅脂,并测试所有样品的热导率和体积电阻率。采用往复摩擦磨损试验机对室温下导热硅脂在钢-钢摩擦副上的载流摩擦磨损性能进行研究。利用扫描电子显微镜(SEM)观察金属表面并利用能谱分析仪(EDS)对表面元素成分进行分析。结果表明:导热填料形貌越丰富,硅脂中的导热网络越致密,氮化铝/石墨/银硅脂的最大热导率可达1.623 W/(m·K),可实现在较少填充量下获得较高热导率;氮化铝/石墨/银有限元模型模拟的结果更贴近实验测量值,可以用来预测球状/片状/棒状颗粒填充导热硅脂的导热性能;氮化铝/石墨/银导热硅脂的载流摩擦磨损性能最优,这归结于其导热性能和导电性能协同减轻电弧对金属表面的侵蚀。     

M40/5228复合材料力学性能研究

用湿法缠绕技术制作了Ｍ４０／５２２８预浸料，对热压灌固化的Ｍ４０／５２２８复合材料的室温、高温干态和湿态力学性能进行了研究，用扫描电镜（ＳＥＭ）对复合材料的界面进行了表征。与Ｍ４０／４２１１复合材料相比，Ｍ４０／５２２８复合材料的各项力学性能均有很大程度的提高。Ｍ４０／５２２８复合材料具有优异的耐湿热性能，在１３０℃干态和湿态下，其弯曲强度、模量和层剪强度的保持率较高     

聚苯酯、聚酰亚胺填充聚四氟乙烯复合材料的摩擦学性能研究

利用M-2000型试验机考察了一种以聚苯酯、聚酰亚胺填充聚四氟乙烯复合材料，发现此复合材料具有优良自润滑性能，PTFE、EKONOL、PI之比为50：30：20是本实验的最佳配比。运用扫描电子显微镜(SEM)对磨损表面进行观察和分析。研究结果表明，聚酰亚胺可以增加转移膜与对偶的结合强度，聚苯酯可以有效降低复合材料的摩擦系数。     

UHMWPE纤维/碳纤维混杂复合材料性能研究

用层内及层间混杂方式制备了超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维/碳纤维混杂复合材料,对复合材料的力学性能、动态力学性能(DMA)及微观形貌(SEM)进行了分析比较.结果表明,层内混杂复合材料的综合性能好于层间混杂复合材料,层内混杂复合材料的冲击强度在UHMWPE纤维相对于碳纤维质量分数为43%时有最大值423.3kJ/m2,层内混杂复合材料的贮能模量(E')、损耗因子(tanδ)和损耗模量(E')明显地向高温方向移动,混杂复合材料的玻璃化温度(Tg)及模量分别比UHMWPE复合材料提高了2倍和3倍.     

纤维增强聚酰亚胺复合材料的摩擦学行为

本文研究了碳纤维、玻璃纤维及石英纤维增强的PI复合材料在于摩擦和水环境下的摩擦磨损行为。研究表明,碳纤维增强PI复合材料在两种摩擦条件下的摩擦系数和磨损率都随碳纤维含量的增加而不断降低。而玻璃纤维和石英纤维增强PI复合材料的摩擦系数和磨损率则随纤维含量的增加而增大。材料的磨损均以塑性变形、微观破裂及破碎为主导,相同纤维种类和含量增强PI复合材料在水环境下的磨损率均较干摩擦下的低,这主要归因于摩擦副表面吸附或存留的水分的边界润滑作用。     

玻璃/苎麻纤维混杂复合材料力学性能研究

混杂纤维增强复合材料由于可以综合利用各种纤维的优点,极大的提高了复合材料的性能,拓展了复合材料的适用范围。本文采用玻璃纤维和苎麻纤维混杂酚醛树脂制备复合材料,研究了复合材料混杂比和铺层顺序对混杂纤维复合材料力学性能的影响。从结果可以看出,玻璃纤维和苎麻纤维的不同比例对混杂复合材料的力学性能有着显著的影响,而采用玻璃纤维作为芯层的时候可以获得较好的拉伸性能,采用苎麻纤维作为芯层的时候可以获得较好的弯曲和剪切性能。     

碳纤维/碳基摩擦材料的摩擦学性能研究

为适应坦克装甲车辆对摩擦系统高能量密度的要求,采用树脂浸渍碳化工艺制备了碳纤维/碳基摩擦材料,通过离合器试验台对材料进行了摩擦磨损试验,并使用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和3D激光形貌仪对材料表面形貌和磨屑形貌进行了分析。结果表明,碳纤维/碳基摩擦材料的动摩擦系数稳定(μ=0.11);摩擦扭矩曲线平滑,制动平稳性好;体积磨损率为3.2×10-8 mm3·J,耐磨性好;耐热系数达43 900J2·mm-4·s-1,可以在高能量密度工况下使用。碳纤维/碳基摩擦材料与钢对偶片之间的主要磨损机制为犁沟磨损和磨粒磨损。