SiC颗粒填充单体浇铸尼龙的摩擦学性能

为了研究 Si C颗粒作为填料对单体浇铸尼龙 (MC尼龙 )的摩擦磨损性能的影响 ,选用两种材料在 MM- 2 0 0摩擦磨损试验机上进行了试验研究 ,并借助于扫描电镜观察了磨损形貌 ,探讨了磨损机理。研究结果表明 ,在干摩擦条件下 ,Si C颗粒填充 MC尼龙的摩擦学性能与载荷和滑动速度的乘积 (Pv)值的大小有关 ,复合材料的摩擦因数比纯尼龙的大 ,当 Pv值较低时 ,复合材料的耐磨性能比纯尼龙好 ,其磨损机理主要是磨粒磨损和粘着磨损 ;当 Pv值较高时 ,复合材料的耐磨性能不如纯尼龙 ,其磨损机理主要是疲劳剥落 ,并有磨粒磨损和粘着磨损。在水润滑条件下 ,Si C颗粒填充 MC尼龙表现出较好的耐磨性能 ,其摩擦学性能受 Pv值的影响小 ,磨损机理主要是磨粒磨损     

碳纤维/MC尼龙6原位复合材料的制备与表征

提出一种表面接枝尼龙6的碳纤维/MC尼龙6原位复合材料的制备方法并加以表征.通过对碳纤维表面的-COOH和-OH官能团进行异氰酸酯化并用己内酰胺稳定化,再将碳纤维加入到己内酰胺单体融体中,采用阴离子聚合方法制得表面接枝尼龙6的碳纤维/MC尼龙6原位复合材料.红外和热重分析都表明,碳纤维表面已接枝上异氰酸酯和己内酰胺.热重分析计算得接枝率为2.69%.用DSC研究复合材料的非等温结晶和熔融行为,结果表明碳纤维对基体尼龙6具有异相成核作用,并且结晶速度提高;碳纤维表面接枝的尼龙6在结晶前期对晶体生长有诱导和促进作用,而在结晶后期有位阻作用,使晶体的粒度变小,结晶的完善程度降低.拉伸实验表明,碳纤维/MC尼龙6原位复合材料的拉伸强度与MC尼龙6相近.     

碳纤维/MC尼龙6原位复合材料的非等温结晶动力学

采用差示扫描量热(DSC)法,研究表面接枝聚己内酰胺链段的碳纤维(CF)/单体浇铸(MC)尼龙6原位复合材料,以及其在不同冷却速率下的结晶动力学特性;用Jeziorny法和Liu法对它们的非等温结晶动力学进行处理.结果表明,碳纤维对基体尼龙6的结晶有一定的促进作用,提高了结晶温度和结晶速率.表面接枝聚己内酰胺链段的碳纤维/MC尼龙6原位复合材料,比未接枝的碳纤维/MC尼龙6原位复合材料具有更高的结晶温度、结晶速率和更大的结晶度.     

填充纳米ZnO的单体浇铸尼龙复合材料的抗菌性能及表征

采用纳米ZnO填充单体浇铸(MC)尼龙的方法制得了MC尼龙/ZnO复合材料。通过扫描电子显微镜(SEM)、吸水性测试、差示扫描量热仪(DSC)和X射线衍射仪(XRD)对复合材料的表观形态、吸水性和结晶性能进行表征,并选用大肠埃希氏菌(Escherichia coli)对其抗菌性能进行研究。结果表明:掺入的纳米ZnO在MC尼龙基体中分散性较好;随着纳米ZnO添入量的增加,复合材料的吸水率呈现先降低后升高的变化,并且纳米ZnO未改变MC尼龙的结晶形态;纳米ZnO的加入同时使得复合材料具有了良好的抗菌效果,其抗菌率可达92.4%。     

MC尼龙6/纳米ZnO复合材料的非等温结晶行为

采用差示扫描量热法研究了原位聚合反应制备的MC尼龙6/纳米ZnO复合材料的非等温结晶行为,并利用修正Avrami方程的Jeziomy法、Mo法和Kissinger法对其动力学过程进行了分析.结果表明:由于纳米ZnO起到成核剂的作用,使晶核的生成变快,提高了MC尼龙6的结晶温度和成核速率;同时纳米ZnO粒子和MC尼龙6分子链之间存在相互作用力,阻碍了MC尼龙6分子链在结晶过程中的运动,导致结晶活化能提高,晶体生长速度下降,结晶度降低.     

石墨烯增强MC尼龙复合材料的力学和摩擦学性能

采用原位聚合法制备了石墨烯/MC尼龙(MCPA)复合材料。使用X射线衍射仪(XRD)和傅立叶红外光谱仪(FT-IR)对石墨烯的结构进行表征,研究了石墨烯含量对复合材料的力学和摩擦学性能的影响。研究结果表明,添加0.05%的石墨烯可以使MC尼龙复合材料的拉伸强度、弹性模量、弯曲强度和弯曲模量分别提高了17.4%,14.7%,17.5%,24.3%;在干摩擦条件下,将石墨烯添加到MC尼龙中,能显著降低复合材料的磨损量,但复合材料的摩擦系数变化不明显;随着石墨烯含量的增加,石墨烯/MC尼龙复合材料的磨损机理由粘着磨损转变成疲劳磨损。     

热解炭结构对炭/炭复合材料摩擦磨损性能的影响

通过控制化学气相沉积工艺条件,得到粗糙层、光滑层、过渡结构、各向同性等几种具有不同微观结构的热解炭.通过金相观察、石墨化度、摩擦磨损性能的测试,得出:热解炭的微观结构对炭/炭复合材料的摩擦磨损性能有较大影响;制动过程中形成的薄膜使摩擦因数降低;粗糙层结构的炭/炭复合材料石墨化程度高,摩擦因数高,线型平稳,且随着压力的增加,其力矩上升明显,是一种优良的摩擦材料;光滑层结构的炭/炭复合材料石墨化度低,摩擦因数低,磨损小.     

纳米SiO_2/MC尼龙复合材料的制备与性能研究

本文采用原位聚合法制备纳米SiO_2/MC尼龙复合材料,并对纳米SiO_2在MC尼龙基体中的分散问题进行了探究.通过多种分析测试手段得出,经过表面改性的纳米SiO_2在基体中能够得到较好的分散,适量加入能够提升MC尼龙复合材料的强度、韧性和热稳定性.其中,加入疏水型纳米SiO_2,质量分数为0.3%时,拉伸强度提高了13.6%,弯曲强度提高了16.2%,缺口冲击强度增加了32.0%,断裂伸长率增加了31.0%.加入KH-560处理过的纳米SiO_2,质量分数为0.3%时,拉伸强度提高了16.8%,弯曲强度提高了14.4%,缺口冲击强度增加了39.0%,断裂伸长率增加了32.3%.     

不同刹车压力下C/C复合材料的摩擦磨损性能

研究了粗糙层和光滑层2种不同热解炭与树脂炭混合基体炭/炭复合材料在不同制动压力下的摩擦磨损性能,且对摩擦表面与磨屑进行了SEM观察和分析,并采用X射线衍射与激光喇曼光谱测定了在不同刹车压力下摩擦表面的石墨化度.研究结果表明:C/C复合材料的摩擦因数由摩擦表面所形成的摩擦膜所决定,随着刹车压力的增大,摩擦膜更完整平滑,摩擦因数呈降低趋势,磨损则随刹车压力的增大而呈增大趋势;粗糙层结构C/C复合材料即使在高制动压力下,仍能具有较高的摩擦因数,显示出优良的高压摩擦性能;高压下摩擦表面会发生应力石墨化作用,这是高压下摩擦因数下降的原因之一.     

纳米AL-20-3／尼龙6复合材料的制备及性能表征

无机纳米拉子的出现为MC、尼龙的改性曩供了新途径。本研究用原位分散聚合法制备了一系列AL-20—3／MC尼龙纳米复合材料,并对其结构和力学性能进行表征进行探讨。     

不同表面改性的纳米SiO_2/MC尼龙6复合材料

采用两种原位表面修饰的纳米SiO2(RNS和DNS)通过原位聚合的方法制备了纳米SiO2/MC尼龙6复合材料,测试了材料的力学性能,RNS和DNS的加入均能使MC尼龙6的力学性能有较大提高,在一定的范围内对复合材料同时具有增强和增韧的作用,RNS的影响要大于DNS;同时通过SEM、TGA等分析手段,考查了纳米SiO2在聚合物基体中的分散情况、热稳定性.结果表明,纳米SiO2粒子在基体中分布均匀,两种纳米SiO2的加入均大大提高了复合材料热稳定性,使MC尼龙6的起始降解温度分别提高10℃和21℃.     

铝基复合材料的制备及其耐磨性能研究

介绍了在真空条件下利用电磁搅拌技术与机械搅拌技术复合法制备含量为10%的α-Al2O3颗粒增强铝基复合材料和基体材料的方法,并分别测试分析了复合材料和基体的摩擦磨损性能.结果表明,α-Al2O3颗粒增强铝基复合材料的磨损量明显低于基体的,且摩擦因数也小于基体的摩擦因数.     

C/C复合材料及高强石墨的滑动摩擦磨损行为

在M 2000环 块摩擦试验机上测试了C/C复合材料及当前拟用作航空发动机主轴密封环材料的高强石墨的摩擦磨损行为.对材料试样在荷载为60,80,100,120和150N时的摩擦磨损行为进行研究,得出:高强石墨材料试样摩擦因数为0.22～0.24,而C/C复合材料试样摩擦因数仅为0.08～0.12.在80N时,2号试样体积磨损量达10.09×10-4cm3/次,而3号试样体积磨损量仅为1.36×10-4cm3/次;C/C复合材料与高强石墨材料相比摩擦因数低且稳定,磨损量小.这表明C/C复合材料比高强石墨材料更适合用作航空发动机主轴密封环.     

铁粉类型对铜基粉末冶金摩擦材料性能的影响

采用粉末冶金工艺分别制备含还原铁粉、泡沫纤维铁粉和铁合金粉的铜基摩擦材料,研究了铁粉种类对摩擦材料摩擦磨损性能的影响.当摩擦转速从3000 r·min-1提升至6200 r·min-1,用还原铁粉制备的样品,其摩擦因数随速度的升高出现严重衰退;含泡沫纤维铁粉的样品具有稳定的摩擦因数,试验范围内其波动值不超过0.024,但是磨损严重;采用铁镍合金粉制备的样品可有效减缓高速阶段摩擦因数的衰退,高速下摩擦因数波动低于0.027.以铁铬合金粉制备的样品,其磨耗随摩擦速度的增加几乎不发生变化,抗磨损能力最佳.     

纤维体积分数对炭/炭复合材料摩擦磨损性能的影响

通过化学气相沉积法将纤维体积分数分别为23%,30%和40%的3种炭纤雏针刺毡预制件增密至1.50 g·cm-3,再浸渍树脂进一步增密至1.80 g·cm-3,进行热处理后制成炭/炭复合材料,观察3种试样的金相显微结构,测试3种试样在不同刹车压力下的摩擦磨损性能;采用扫描电子显微镜对其磨损表面进行观察.研究结果表明:对于热解炭为非典型粗糙层结构的炭/炭复合材料,纤维体积分数增大,其摩擦曲线相对较平稳,磨损量较大;当纤维体积分数超过30%后,磨损量显著增加;在相同的刹车压力下,纤维体积分数对摩擦因数无显著影响.刹车压力低时试样的摩擦因数比刹车压力高时的摩擦因数大;作为摩擦炭/炭复合材料,纤维体积分数为30%左右较适宜.     

仿生含油叠层复合材料的高温摩擦学性能

为了改善聚合物的高温摩擦学性能,从仿生学设计角度出发,将聚α烯烃(PAO)润滑油加入聚合物获得含油聚合物,并将含油聚合物填充至叠层沟槽表面,制备了含油叠层复合材料,并利用销盘摩擦试验机研究了不同温度下该材料的摩擦学性能。摩擦试验结果表明:随着试验温度升高,无油叠层复合材料的摩擦因数显著增大,并在150℃时发生润滑失效;含油叠层复合材料在25~150℃范围内具有极低的摩擦因数,但在200℃时平均摩擦因数增大到0.18。采用扫描电子显微镜进行磨损表面形貌分析,发现在高温摩擦时,无油叠层复合材料的金属表面为严重的磨粒磨损,聚合物表面为烧蚀磨损;含油叠层复合材料的金属表面为轻微的擦伤,聚合物表面为塑性流动。分析表明,含油聚合物的多孔结构中储存着润滑油,在温度激励下润滑油发生迁移运动,在热驱动下润滑油向摩擦表面渗出并能形成稳定的润滑油膜,从而改善了叠层复合材料的高温润滑寿命。     

AMNS/尼龙6纳米复合材料热学行为

采用熔融共混法制备了氨基丙基三乙氧基硅烷表面修饰纳米二氧化硅(AMNS)/尼龙6复合材料(PAMNS),并采用热重分析及差示扫描量热法对获得PAMNS进行了详细研究.结果表明:AMNS的加入能显著提高尼龙6复合材料的热稳定性能,同时会导致尼龙6的结晶尺寸发生改变,结晶温度降低,但是对尼龙6复合材料的熔融行为则几乎没有影响.含不同氨基浓度的AMNS对复合材料热学性能的影响程度也不同,因此在采用AMNS作为填料时必须考虑其表面氨基浓度的影响.     

高含量CF/PA6复合材料的非等温结晶动力学

采用差示扫描量热仪,研究高含量碳纤维增强尼龙6(CF/PA6)复合材料的非等温结晶行为,应用Je-ziorny法和Liu法对尼龙6(PA6)的非等温结晶动力学过程进行处理.结果表明,高含量碳纤维的引入对基体尼龙6的结晶起到促进的作用,提高其结晶速率,缩短了结晶时间,但对基体尼龙6的成核机理和晶体生长方式没有发生很大的改变.     

不同载荷和对偶下C/C-Cu复合材料的摩擦磨损性能

以炭纤维针刺整体毡为预制体,用化学气相渗透（CVI）、浸渍/炭化（I/C）的方法制备密度和基体炭不同的C/C多孔坯体,采用真空熔渗将铜合金液渗入C/C坯体中制备C/C-Cu复合材料,研究试验条件对复合材料摩擦磨损性能影响。研究结果表明：随着时间的延长,C/C-Cu复合材料摩擦因数趋于稳定;随着载荷的增加,摩擦因数和体积磨损先增后减,当载荷为80 N时达到最大值;试样摩擦因数和体积磨损与对偶件有关,当采用硬度较高的40Cr钢为对偶件时,试样摩擦因数随着时间的延长而增加并趋于稳定,且磨损量最大;当采用硬度低的黄铜和紫铜为对偶件时,试样摩擦因数随着时间变化不大,与紫铜对偶时的磨损量最小;C/C-Cu复合材料的磨损机制主要为磨料磨损、粘着磨损,采用40Cr钢作对偶时氧化磨损加大。     

尼龙6／季膦盐型蒙脱土纳米复合材料的非等温结晶动力学研究

用熔融插层法制备尼龙6／蒙脱土纳米复合材料,用DSC手段研究了其非等温结晶行为。对所得数据分别用Jeziorny法、Dobreva法、Mo法和Kissinger法进行处理。结果表明：Jeziorny法求出的参数Zc和n随冷却速率的增加而增加,而且复合材料的Zc和n大于纯PA6,从n值上可看出有机蒙脱土的加入改变了PA6的结晶方式;Mo法求得的φ值为0．52,说明有机蒙脱土的具备成核能力;Mo法求出的F（t）随相对结晶度的增加而逐渐增大,d则基本不变,相同结晶度下,纯尼龙6的F（t）大于其复合材料;活化能结果显示复合材料的活化能要远大干纯PA6,说明有机蒙脱土影响了尼龙6分子链段的排列,提高了尼龙6的结晶活化能。