高导热低热膨胀Al-20％Si/石墨片复合材料的制备与性能研究

采用真空热压烧结工艺制备高导热、低热膨胀的Al-20％Si/石墨片复合材料,探讨了热压强度、烧结温度和时间、石墨含量等工艺参数对复合材料导热性能的影响.采用金相显微镜观察复合材料的微观形貌,采用激光热导仪、膨胀系数分析仪以及电子万能测试机测试复合材料的导热系数、热膨胀系数和三点抗弯曲强度.结果表明:Al-20％Si/石墨片复合材料结构较为致密,石墨片在铝基基体中分散均匀;不同的工艺参数对复合材料的导热性能有明显影响,热压强度和温度越高,烧结时间越长,复合材料的导热性越好.当石墨质量分数为5％,热压强度45 MPa,烧结温度450℃,时间60 min时,垂直方向z导热系数约44 W·m-1·K-1,热膨胀系数约15×10-6/℃;但复合材料在三点弯曲压力下呈脆性断裂,抗弯曲强度仍待提高.     

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.     

LDPE/石墨复合材料的制备和性能

选用电导率、导热系数高的石墨(普通鳞片石墨FG、可膨胀石墨KP35、膨胀石墨EG35)对低密度聚乙烯(LDPE)进行填充改性,采用钛酸酯偶联剂NDZ101对石墨进行表面处理,提高石墨与聚合物基体的界面相互作用,制备出力学性能、导电、导热等综合性能优良的LDPE/石墨复合材料。结果表明:石墨的填充大大改善了聚乙烯的导电、导热和耐热性能,当石墨含量达20%时(文中的各种元素含量均指质量分数),LDPE/KP35的电导率达到1.91×10-7S/m,拉伸强度较LDPE有小幅提高,可作为导热抗静电材料推广应用。     

聚醚醚酮基复合材料的摩擦学研究进展

聚醚醚酮 (PEEK)基复合材料是一类重要的高性能热塑性聚合物 ,在工程中有重要的应用价值。论述了不同实验条件下PEEK基复合材料的摩擦和磨损特性 ,讨论了复合材料的不同结构和组成对其摩擦磨损特性的影响。主要分析了聚四氟乙烯 (PTFE)、聚醚酰亚胺 (PEI)、热致液晶聚合物 (TLCP)以及无机颗粒增强剂 (包括纳米粒子 )和纤维填料 (玻璃纤维GF和碳纤维CF)对PEEK摩擦学特性的影响。并对PEEK改性手段的现状及前景进行了分析。     

聚醚醚酮基复合材料的摩擦学研究进展

聚醚醚酮(PEEK)基复合材料是一类重要的高性能热塑性聚合物，在工程中有重要的应用价值。论述了不同实验条件下PEEK基复合材料的摩擦和磨损特性，讨论了复合材料的不同结构和组成对其摩擦磨损特性的影响。主要分析了聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚酰亚胺(PEI)、热致液晶聚合物(TLCP)以及无机颗粒增强剂(包括纳米粒子)和纤维填料(玻璃纤维GF和碳纤维CF)对PEEK摩擦学特性的影响。并对PEEK改性手段的现状及前景进行了分析。     

铜/石墨复合材料热变形行为研究

通过Gleeble-3500热模拟试验机对铜/石墨复合材料进行热压缩试验,研究变形温度为700～850 ℃、应变速率为0.001～1.000 s^-1时该复合材料的热变行为。通过光学显微镜研究复合材料显微组织的演变,根据实验数据构建该复合材料的本构方程和热加工图。使用Zener-Hollomon参数模型对该复合材料的流变应力进行研究。研究发现,铜/石墨复合材料的流变应力随着应变温度的升高而降低,随应变速度的增大而增大。计算得出该复合材料的热变形激活能为463.02 kJ/mol,表明材料具有良好的成形能力。通过构建的本构方程验证了最大应力的吻合性,发现计算值和试验值的误差在9.5%以内,说明该方程对复合材料的流变行为具有指导作用。热加工图表明了该复合材料的适宜加工温度为780～820 ℃,变形速率为0.050～0.100 s^-1;变形温度为830～850 ℃时,变形速率约为0.001 s^-1。     

可膨胀石墨/硬质聚氨酯复合材料的制备与性能

针对聚氨酯材料的阻燃问题,以可膨胀石墨作为阻燃剂,改善硬质聚氨酯泡沫的性能。考察可膨胀石墨的p H对聚氨酯泡沫制备的影响,分别制备不同可膨胀石墨质量分数的复合材料,对复合材料阻燃性能和力学性能进行实验分析。结果显示:碱性的可膨胀石墨有利于聚氨酯的发泡。当聚氨酯中添加可膨胀石墨(EG)后,其压缩强度有所降低,当EG质量分数达到15%时,复合材料的阻燃性能得到显著提高,且聚氨酯泡孔结构较为完整,在提高阻燃性能的同时,最大限度保留了其力学性能。     

含铬石墨／铜基复合材料的制备及性能

采用化学反应方法使平均粒径２－３μｍ的铬质点在天然鳞片石墨表面原位生成,由粉末冶金制备的含有这种铬质点的石墨／铜基复合材料的电阻率为９．５μΩ．ｃｍ,且磨损率极低。     

铜-石墨复合材料性能与石墨形状和粒径的相关性研究

以电解铜粉、鳞片状石墨粉及不同粒径的近球形石墨粉为原料,通过真空热压烧结工艺制备得到铜-石墨复合材料,并研究石墨形状、粒径对其显微组织、密度、致密度、电导率、硬度及抗压强度等性能的影响;在销盘式摩擦磨损试验机上考察其摩擦磨损性能,通过分析样品磨损表面的形貌,研究石墨形状和粒径对复合材料摩擦磨损性能的影响。结果表明：相比鳞片状石墨粉,采用相同粒径的近球形石墨粉有利于提高复合材料的致密度,获得更优异的力学性能,其抗压强度可以提高近65 MPa;随着近球形石墨粒径从19 μm减小到4 μm,复合材料的致密度、电导率、硬度、抗压强度和摩擦因数均逐渐降低,同时磨损量逐渐增大,其中,复合材料的电导率从28.6 %IACS降低至20.6 %IACS,抗压强度也降低约30 MPa。     

锌基石墨复合材料的研究

本课题对铸造锌合金—石墨复合材料的制造工艺、力学性能和摩擦特性、金属—石墨界面状态等进行了研究。在高铝锌基合金ZA—27中,加入5%(wt)以下的石墨时,仍保持比较高的力学性能。而摩擦系数和磨损率则得到成倍的降低。展示了很好的使用前景。     

碳纤维/石墨-铜基自润滑耐磨复合涂层的摩擦学性能

为提高45~#钢的摩擦学性能,采用热压烧结技术,在45~#钢表面制备了以Ni为中间连接层的铜基自润滑耐磨复合涂层。采用扫描电镜和能谱仪对涂层表面及截面的微结构进行了分析;采用球-盘式摩擦磨损试验机与GCr15球配副,在不同载荷和速度下,研究了铜基自润滑耐磨复合涂层和基体的干摩擦学性能,并分析了磨损机理。结果表明:在所有试验条件下,含4wt%碳纤维和2wt%石墨样品的摩擦系数和磨损率均比45~#钢低,且在15 N载荷、500 r/min转速下显示出最优的摩擦学性能。     

基于离散元研究石墨对铜基石墨复合材料摩擦磨损性能的影响

文章利用离散元二维颗粒流程序(PFC2D)建立铜基石墨复合材料和45#钢摩擦副数值模型,基于环-块滑动接触方式,研究摩擦过程中摩擦界面动态变化规律及石墨粒径和体积分数对复合材料摩擦磨损性能的影响。结果表明：复合材料和45#钢摩擦过程中,在摩擦表面逐渐形成石墨润滑层,使得摩擦副的接触由金属与金属接触逐渐转变为石墨与金属接触;随着时步数增加,材料摩擦系数整体下降并达到稳定;石墨粒径增加,摩擦系数增大,磨损量先减少后增多,石墨粒径为18μm时,磨损量最少为1.65×10^-8 m³;石墨体积分数增多,材料摩擦系数降低,磨损量先减少后增多,石墨体积分数为12%时,磨损量最少为1.61×10^-8 m³。     

用二硫经钼石墨填充聚四氟乙烯摩擦学特性的研究

在干摩擦状态下，对用二硫化钼，石墨填充至聚四氟乙烯中所组成的复合材料进行了摩损性的研究，通过试验分析得知填料减磨的主要机理，是由于在摩擦表面 存在转移膜以及填料具有的自润滑特性，使得对磨时与纯聚四氟乙烯相比摩擦系数降低，耐磨性提高。     

炭/炭复合材料的摩擦磨损性能

选取由CVD预增密至一定密度,再进行树脂浸渍/炭化补充增密至1.85 g/cm3的炭/炭复合材料作摩擦环试样.测试了该试样在一系列刹车速度时的摩擦磨损性能,并对其摩擦面及磨屑进行了SEM观察,对摩擦面进行显微喇曼光谱分析.研究结果表明炭/炭复合材料的摩擦磨损性能随刹车速度的变化而发生显著变化,在10 m/s时出现最高峰,在25 m/s出现亚高峰;磨损量随刹车速度的增加而增加,而氧化磨损在刹车速度为25 m/s时开始大量产生,在28 m/s时达最大值.其摩擦表面形貌、结构及磨屑亦有较大差别.刹车速度从5 m/s升至20 m/s时,摩擦面石墨化度降低,石墨结构向无定型碳结构转变,但在高速时石墨化度反而升高,无定型碳结构又向石墨结构转变.     

TiO2/膨胀石墨复合材料的制备及表征

为了提高膨胀石墨和TiO2在污染领域的处理能力,提出了复合材料的制备方法.以硫酸为插层剂、双氧水为氧化剂,采用化学氧化法制备膨胀石墨,高温膨化得到低硫膨胀石墨,然后采用醇热法进一步制备了TiO2/膨胀石墨复合材料.采用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）对样品进行表征.以汽油为样品油,研究膨胀石墨及TiO2/膨胀石墨对汽油吸附性能.结果表明：TiO2成功负载于膨胀石墨的边缘和内壁,平均粒径为100 nm,形貌为球形.膨胀石墨对汽油的最大吸附量为40 g/g,复合材料对汽油的吸附量随着TiO2含量的增加而逐步降低.     

聚四氟乙烯复合材料摩擦学性能的人工神经网络研究

采用冷压烧结方法制备了不同含量碳纤维(CF)及颗粒状氧化硅(SiO2-P)协同增强的聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,利用MPX-2000摩擦磨损试验机测试了不同载荷、滑动速度下PTFE复合材料的摩擦磨损性能,并利用人工神经网络(ANN)建立了摩擦系数、磨损量与材料组成及测试条件之间的非线性关系模型。结果表明,采用SCG算法、5-[15∶10∶5]3-1网络结构的ANN网络模型可以有效预测PTFE复合材料的摩擦磨损,数据的预测值与试验值的误差在10%以内。     

膨胀石墨微结构表征及其储能复合材料的制备

以膨胀石墨为吸附介质,制备新型的相变储能复合材料.对膨胀石墨的制备及微结构的表征、有机相变材料的热物理性能测试、复合相变材料的制备及其储(放)热性能的测试等进行了试验.试验结果表明,可膨胀石墨在600 w微波输出功率下处理10～15 s后,可以制得具有良好吸附性能的膨胀石墨材料.电镜观测和压汞分析都显示,膨胀石墨具有丰富的孔隙结构,孔隙尺寸以微米级为主.由于膨胀石墨为非极性材料,且具有多孔性质,很容易吸附有机相变材料,其最佳的吸附比例为12.5 mL/g.进行吸附处理后所制得的相变储能复合材料,具有明显的储能效应,能够起到调节环境温度的作用,同时根据上述特点可以达到将能量在不同的时间和空间进行转换的目的.     

石墨粒径大小对铜基石墨复合材料摩擦学性能的影响

文章采用雾化纯铜粉作为基体,粒径为2、30、60、90 μm的片状石墨粉作为固体润滑相,通过粉末冶金法制备了铜基石墨复合材料.研究了石墨粒径大小对材料的力学性能、组织以及摩擦学性能的影响,探讨了石墨粒径大小与摩擦表面石墨覆盖程度的关系.结果 表明:随石墨粒径增大,材料的力学性能存在一个最佳值,即当石墨粒径为30 μm时...     

聚酰亚胺复合材料的性能研究

以聚酰亚胺－聚四氟乙聚酰亚胺－聚四氟乙烯－石墨共混体系为基础,研究了体系的力学性能、摩擦性能,并进行了微观结构分析,试验结果表明,少量石墨的另入,并未使复合材料的摩擦性能有所提高,反而使冲击强度及布氏硬度下降,而聚四氟乙烯的加入,可使复 材料的摩擦性能有较大幅度的改善。