探究聚酰亚胺基复合材料摩擦磨损性能研究

《探究聚酰亚胺基复合材料摩擦磨损性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、南京工业大学硕士学位论文聚酰亚胺基复合材料摩擦磨损性能研究姓名：陈震霖申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：黄培；王晓东20070612硕士学位论文摘要聚合物基复合材料中填料物性、分布等内部因素和摩擦过程中工况条件等外部因素都深刻影响着复合材料的摩擦磨损行为。聚合物材料中，聚酰亚胺(PI)以其突出的综合性能广泛应用于航空、航天、电子电器等高科技领域，近年来不断受到重视，特别是以其为基体的复合材料在摩擦学领域的应用成为研究热点之一。通过添加纤维、颗粒、固体润滑剂等填料可以改善聚酰亚胺的摩擦磨损性能，使材料具有更优异的性能。目前，对聚酰亚胺及其复合材料摩擦磨损性能研究，大多数

2、是单独针对单方面因素(内部因素或外部因素)考察力学性能或摩擦磨损性能，缺乏系统性，而且对聚酰亚胺复合材料摩擦磨损性能与其力学性能关系的研究还不多见。针对以上背景，本文首先采用不同特性玻璃质刚性填料(玻璃纤维、玻璃纤维粉、5Ilm和20um玻璃微珠)填充改性热塑性聚酰亚胺(TPI)，考察填料物性及尺度等内部因素在干摩擦、水润滑和油润滑条件下对摩擦磨损性能的影响。结果表明：单位个体的大尺寸填料与基体的结合强度大于小尺寸填料，其磨损率比小尺度填充的材料低。在水和油起到良好冷却作用后，球形颗粒易出现应力集中，疲劳裂纹向四周扩展、交汇，产生疲劳磨损，其程度随颗粒尺寸增大而提高，表现为2

3、0pm玻璃微珠填充材料磨损率最大。进一步考察工况等外部因素对TPI基复合材料摩擦磨损性能的影响，改变载荷、滑动速度和对偶面粗糙度等典型工况条件，研究了典型填料二硫化钼改性TPI基复合材料的摩擦磨损性能。在线测定结果发现在材料稳定磨损状况下，随着载荷的增大，材料磨损率增加而摩擦系数降低；随着滑动速度的增大，材料磨损率增加，但其对摩擦系数影响不明显，高速下磨损机理主要是严重的粘着磨损和疲劳磨损；磨损率与对偶面粗糙度呈非线性关系，经颗粒直径为46Ilm氧化铝砂纸打磨过对偶面，其材料磨损率最低。在单独考察复合材料内部因素及外部工况条件对．TPI基复合材料摩擦磨损性能的基础上，采用石墨

4、、二硫化钼、聚四氟乙烯三种固体润滑剂及其混合物填充改性TPI，在此基础上采用有限元方法模拟了材料微凸体摩擦过程中的应摘要力分布，分析磨损机理，考察了复合材料力学性能对其摩擦磨损性能的影响。结果表明：高载低速摩擦过程中材料微凸体整体应力较小，磨损以材料多次受力疲劳磨损为主，磨损率随着弯曲强度的升高而减小；低载高速相比高载低速，材料磨损率大幅度下降，偶面微凸体的高速撞击下材料微凸体整体应力较大，易一次破坏产生磨损，材料耐磨性能随冲击强度的升高而增强。关键词：聚酰亚胺摩擦磨损填料力学性能lI硕士学位论文ABSTRACTTheintenlalfactors—physicaJprope

5、rties锄ddistdbutionofnlefillersint11em删x，andtlleexte删f．actors—enVi∞姗ent锄dworl(ingconditionsdlIringtlle毹ctionprocess，g把atlyimpactt11etribolo百calpIDpeniesoftllepolymer-baLsedcomposites．WitIlast砒ldoutcomprehensiVeperf0册aIlces，polyimide(PI)haSbeenappliedinhi曲一techfield，弛mnautics，as_trona而cs，elec

6、怕mcs，andetc．EspeciallytlleIescarchonPIcomposites邪衔“onmaterialismo他a11dmorehot．The仃ibolo百calpIDpertiesofPIcouldbeadV锄cedbyfilliIlg舳ers，panicles，S0lidlubricaIltsa11detC．，t11ere硫eXp锄ditsapplicationintllehi曲-techfield．Atprese她mostrese砒esjuStfocuSononesideefl’ect(intema】oreXtem甜)ont11e仃ibologica

7、lpIopertiesofpolymer．basedcomposites，ra佗ly西vesystemstudy．Funllennore，me陀arefewresearcheson廿1e砖l撕on幽psbe铆eentribolo百calpropenies锄dmechallicalpmpeniesiIlC11ina．Based0n血eback舯llIld加Ve，恤ri西dit)，斟aSs卸erS，Such弱出嬲snber，glaSs助erpowder，锄d5，20pm(di锄eter)舀aSsbeadmo