钛酸钾晶须增强聚四氟乙烯复合材料摩擦性能的研究

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1、2003年江苏省复合材料科学技术与【程学术研讨会论文集南京2003．5钛酸钾晶须增强聚四氟乙烯复合材料摩擦性能的研究陈东辉1冯新1江晓红1陆小华。金元生2(1．南京工业大学化学化工学院南京210009)(2．清华大学摩擦学国家重点实验室北京100084)摘要：六钛酸钾品须以其优良的力学性能、化学稳定性，成为具有广阔应用前景的复合材料增强体。本文系统地测试了填充剂含量、温度和载荷对钛酸钾晶须一聚四氟乙烯复合材料(PTW—PTFE)的摩擦磨损性能的影响。研究发现，PTW填充PTFE后，材料的磨损量可降至原来的1／10以下。材料的摩擦

2、系数在摩擦过程中更加稳定，材料的负荷极限和滑行速度极限也明显提高：在200"(2下，PTW—PTFE有很好的耐磨性能。关键词：钛酸钾品须聚四氟乙烯摩擦磨损TriboIogicaIcharacteristiCSofthepotassiumtitanatewhisker-PTFEcompositesChenDonghui’，FengXin‘，JiangXiaohon91，LuXiaohual，JinYuanshen92)《1．ChemicalengineeringinstituteofNanjinguniv．oftechnology

3、，Nanjing。21000912．NationalkeylaboratoryoftribologyofTsing-HuaUniversity，Beijing，100084)Abstract：Potassiumtitanatewhisker(PTW)hasbecomeapromisingreinforcingmaterialforitsexcellentmechanicalpropertiesandoutstandingchemicalstability．Inthispaper'theinfluenceofPTWcontent．

4、temperature．10adandslidingspeedonthefrictionandwearpropertiesofpotassiumtitanatewhisker-filledPTFEcompositeⅡ’TV“PTFEcomposites)weresystemicallyevaluated，itwasdiscoveredthatthewearofPTW／PTFEcompositeswasonlyaboutonetenthofthatofPTFE．ThefillingofPTWstabilizedthefrictio

5、ncoefficient．obviouslyenhancedtheloadinglimitandtheslidingspeedlimit．MoreoveEPTW，PTFEcompositeshasagoodtribologica[performanceat200℃．Keywords：potassiumtitanatewhisker，PTFE,fricfion，wear1引言聚四氟乙烯(PTFE)素有“塑料之王”的美称，但其高磨耗、易蠕变的缺点极大地限制了它的广泛应用，它不能单独用于泵，轴承，活塞环等机械领域。钛酸钾晶须(K20·

6、6Ti02，potassiumtitanatewhisker，简称PTW)是一种高性能的新型复合材料增强体。PTW具有优良的耐磨性、耐热隔热性、优异的力学性能，其拉伸强度甚至高于碳纤维。晶须的细微尺寸使其具有许多传统纤维没有的优点，尤其适合用来显微增强I”。然而迄今为止，关于P1w．PTFE复合材料力学、热学、摩擦学性能的研究鲜见报道pl。本文系统地研究了该复合材料的摩擦学性能。2实验部分21原料与复合材料制备PTFE由上海天原树脂集团悬浮法生产；PTW为沈阳金建短纤维公司生产。复合材料的制备：将经过表面处理的PTW添加到PTF

7、E粉末中混合均匀，在70MPa压力下一111!!塑曼婆蔓塑里鱼盟型型堂垫查量．E堡兰查型堕叁堡皇堡塑室!!!!生冷压成型后．程序控温至380"C下烧结。22仪器与试验方法试验装置：摩擦学试验在一台OptimolSRV高温摩擦磨损试验机上进行。试验方法：1．固定试验时间、温度、载荷(Load)、频率(frequency)和冲程(stroke)，比较不同PTW含量的PTW．PTFE的摩擦磨损性能。2．测试材料的负荷极限、滑行速度极限以及在阶梯升温条件下摩擦系数的变化：周定其它参数而阶梯性地改变被研究参数，直到摩擦系数(p)失稳或材料

8、表面开始熔化。试验中，上、下试样的接触形式为点接触。上试样材料是GCrl5钢球，下试样是待测试样。在试验过程中，试样先在较小载荷下与偶件磨合5rain，然后加到测试载荷对磨25min。3结果与讨论31常温、稳态下摩擦磨损性能本文所述稳态是指：在较低的滑行速度下，