【摘 要】
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高分子摩擦学材料具有密度低、耐腐蚀、自润滑性好、与金属摩擦件配副有较好的顺应性等优点,具有十分广阔的润滑应用前景。但是,此类摩擦学材料往往硬度低、抗蠕变能力差、使用过程中易产生磨损,需要进行复合增强。论文以聚醚醚酮(PEEK)为基础材料,通过添加润滑增强剂制备出PEEK基润滑增强复合材料,并通过研究润滑增强剂及其添加量在不同条件下的摩擦学性能与磨损机理,得出优化的添加配比方案与摩擦条件,主要工作如
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高分子摩擦学材料具有密度低、耐腐蚀、自润滑性好、与金属摩擦件配副有较好的顺应性等优点,具有十分广阔的润滑应用前景。但是,此类摩擦学材料往往硬度低、抗蠕变能力差、使用过程中易产生磨损,需要进行复合增强。论文以聚醚醚酮(PEEK)为基础材料,通过添加润滑增强剂制备出PEEK基润滑增强复合材料,并通过研究润滑增强剂及其添加量在不同条件下的摩擦学性能与磨损机理,得出优化的添加配比方案与摩擦条件,主要工作如下:(1)根据PEEK复合材料的成型工艺,研制出满足成型工艺要求的模压成型装置,利用模压成型装置以恒温390℃、恒压3MPa和模压时间55min下制备出PEEK基润滑增强复合材料。对复合材料进行力学与热学基本性质表征,结果表明石墨烯/PEEK复合材料提高了降解温度和拉伸强度;氟化石墨/PEEK复合材料提高了降解温度但拉伸强度降低;二硫化钼/PEEK复合材料提高了硬度和热稳定性能。(2)试验研究了 PEEK及其复合材料的摩擦因数、磨损体积及磨损机理。结果表明在p=50N,n=500r/min干摩擦条件下,石墨烯/PEEK复合材料的摩擦因数和磨损体积均小于纯PEEK材料,且随着含量的增加均呈现出先减小后增加的趋势,石墨烯含量为0.5wt%时摩擦因数和磨损体积均达到最低较纯PEEK材料分别降低了 8.50%和33.33%;氟化石墨/PEEK复合材料的摩擦因数和磨损体积随含量的增加,先减小后增加,摩擦因数在0.3wt%时到达最低值较纯PEEK降低了 5.33%,磨损体积在0.5wt%时到达最低值较纯PEEK降低了 32.20%;二硫化钼/PEEK复合材料的摩擦因数随着二硫化钼含量的增加而降低,磨损体积会随着二硫化钼含量的增加表现出先增加后降低,磨损体积在15wt%时为最高但仍较纯PEEK降低了 2.86%,在5wt%时磨损体积最小较纯PEEK降低了 37.53%。在p=150N,n=1200r/min干摩擦条件下,石墨烯/PEEK复合材料的摩擦因数和磨损体积均小于纯PEEK材料,且随着含量的增加均呈现出先减小后增加的趋势,石墨烯含量为0.5wt%时摩擦因数和磨损体积均达到最低值分别较纯PEEK降低了11.54%和38.35%;氟化石墨/PEEK复合材料的摩擦因数和磨损体积随含量的增加,先减小后增加,摩擦因数和磨损体积在0.3wt%时到达最低值,分别较纯PEEK降低了7.90%、26.80%;二硫化钼/PEEK复合材料的摩擦因数和磨损体积均随着二硫化钼含量的增加而降低。复合材料的磨损机理在p=50N,n=500r/min条件下主要表现为磨粒磨损机理,在p=150N,n=1200r/min条件下主要表现为粘着磨损,且都会随着添加物与添加物的含量不同而发生一定的变化。(3)利用正交试验,得出复合材料在p=50N,n=500r/min和p=150N,n=1200r/min摩擦条件下,石墨烯/氟化石墨/二硫化钼/PEEK复合材料摩擦学性能综合最优的配比方案为石墨烯0.7wt%、氟化石墨0.3wt%、二硫化钼20wt%。利用均匀试验,得出了优化配比的复合材料与纯PEEK材料在p=40~180N,n=400~1800r/min摩擦条件范围下的摩擦因数、磨损体积的回归模型,回归模型说明优方案在p=40~180N,n=400~1800r/min摩擦条件范围内的减摩耐磨效果得到较为显著的提高。
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