论文部分内容阅读
三层复合材料作为一种特殊的自润滑复合材料,在无油润滑或供油困难的工况下显示了优异的摩擦磨损性能,因此得到了越来越广泛的应用。但是目前PTFE三层复合材料的表层成份中含有大量的铅,给环境带来的污染问题变得越来越不容忽视,实现三层复合材料的无铅或者少铅化生产迫在眉睫。本文选择了PTFE及PEEK作为三层复合材料的表层基体,对其进行无铅化改性配方设计,并系统地研究了其摩擦磨损行为。论文得出如下一些主要结论:1、考虑到三层复合材料塑化烧结工艺对材料的摩擦磨损性能有着重要的影响,因此,本文首先对三层复合材料的塑化烧结工艺做了比较详细的研究,其中包括板材的烧结温度、保温时间及冷却方式,经过实验优化,获得了最佳塑化烧结工艺。2、关于无铅三层复合材料的配方主要研究了表层聚合物中各种填料的作用,发现各种填料在不同的表层聚合物中所起的作用有所不同。(1)就无铅PTFE三层复合材料而言,增强填料聚苯酯对材料摩擦磨损性能的提高比玻纤和碳纤的效果更好;固体润滑剂中二硫化钼填充的PTFE三层复合材料比石墨填充的材料要好,其中二硫化钼含量为5%时效果最好;性树脂填料中,PI比PPS、PEEK的增强效果要好,其中,PI含量为20%的无铅PTFE三层复合材料摩擦磨损性能最好。(2)对无铅PEEK三层复合材料而言,石墨的填充效果比二硫化钼要好,且当石墨的含量为5%时材料的摩擦磨损性能最好;在填充石墨的PEEK三层复合材料中添加玻纤或PTFE进行摩擦磨损试验后发现,两种材料均在很大程度上提高了PEEK三层复合材料的摩擦磨损性能及承载能力,其中填充玻纤的材料比填充PTFE的材料效果更突出,且玻纤含量为15%时在干摩擦条件下表现出了最好的摩擦学性能,玻纤含量为20%时在油润滑条件下的摩擦学性能最好。3、磨损机理分析表明:填充树脂填料PPS、PEEK、PI的环保型PTEF基三层复合材料在干摩擦条件下的主要表现为粘着磨损、微切削磨损;表层为纯PEEK的三层复合材料在干摩擦条件下呈现严重的粘着磨损;填充PTFE和石墨、玻纤和石墨的环保型PEEK基三层复合材料在干摩擦条件下的磨损表现形式为粘着磨损+微切削磨损;在油润滑条件下,无论是表层为纯PEEK的三层复合材料还是填充PTFE或玻纤的三层复合材料,磨损机制均为疲劳磨损为主。4、本文获得的无铅PEEK三层复合材料,无论承载能力还是摩擦磨损特性均优于市场上的优质含铅材料;无铅PTFE三层复合材料的性能也明显优于普通含铅三层复合材料。