【摘 要】
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树脂基复合材料因其质轻、耐高温、耐腐蚀、易成型等特点,业已成为本世纪最有发展前景的材料之一。聚酰亚胺树脂（PI）具有耐高低温、抗辐射、阻燃、自润滑和微电子等特性,然纯PI经固化后脆性大、传热系数大、耐磨性一般等缺陷,阻碍其工程应用,对其进行增强相填充改性能有效提高材料的综合性能。本文以WS2和SiC颗粒为主要研究对象,以提高PI树脂基复合材料的耐磨性能和力学性能为主要研究目标,采用粉末冶金法成功制
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树脂基复合材料因其质轻、耐高温、耐腐蚀、易成型等特点,业已成为本世纪最有发展前景的材料之一。聚酰亚胺树脂（PI）具有耐高低温、抗辐射、阻燃、自润滑和微电子等特性,然纯PI经固化后脆性大、传热系数大、耐磨性一般等缺陷,阻碍其工程应用,对其进行增强相填充改性能有效提高材料的综合性能。本文以WS2和SiC颗粒为主要研究对象,以提高PI树脂基复合材料的耐磨性能和力学性能为主要研究目标,采用粉末冶金法成功制备了SiC与WS2协同改性PI树脂基复合材料。研究了树脂和铜含量、SiC与WS2含量对复合材料组织形貌、力学性能及摩擦学性能的影响机理,揭示了复合材料在不同气氛环境下的摩擦磨损机制。论文主要研究成果如下:（1）制备了致密性良好、分布均匀的树脂基复合材料。探讨了铜和PI树脂配比对复合材料显微组织和力学性能的作用规律,及摩擦学性能效应关系。研究结果表明:随铜含量的增加,复合材料的显微硬度逐渐增加,而致密度、压缩强度、摩擦系数和磨损率则呈现出先增加后减少的趋势。在30%Cu+50%PI的组分配比下复合材料获得了最佳摩擦磨损性能(平均摩擦系数0.42,磨损率0.8927×10-14 m~3/N·m)。（2）探究了WS2和SiC颗粒成分配比对复合材料组织形貌与力学性能的影响行为及摩擦磨损性能的作用规律。研究发现:复合材料中“核-壳”结构参数（形状、大小及数量）与其配比存在显著响应关系,随着WS2比重的增加,“核-壳”结构面积逐渐增大,数量逐渐增多,形状逐渐成类圆形;复合材料的致密度、硬度和压缩强度随着WS2比重的增加呈现出逐渐下降趋势;而复合材料的摩擦磨损性能则呈现出先升高再降低的特征,其中,当12.5%WS2+7.5%SiC的组分配比时,复合材料的摩擦系数和磨损率分别低至0.47,0.3892×10-14 m~3/N·m。且复合材料的磨损机制由最初的疲劳磨损到以磨粒磨损为主,并伴有少量的疲劳磨损,演变为严重的磨粒磨损。（3）探究了服役环境对树脂基复合材料摩擦学性能的作用规律。发现,平均摩擦系数:干氮气（0.455）＜大气（0.471）＜湿氮气（0.611）,且干氮气的摩擦系数曲线平稳;而在大气条件下复合材料获得了最低的磨损率(0.3892×10-14 m~3/N·m)。解析了气氛对树脂基复合材料摩擦磨损形貌和磨损机制的影响规律。发现干氮气下PI树脂基复合材料的磨损表面具有较高的平整度,其磨损机制以磨粒磨损为主,伴有少量的粘着磨损。湿氮气气氛下复合材料磨损表面则发现了较多的犁沟及剥落坑,磨损机制主要有疲劳磨损及磨粒磨损。
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