摩擦与磨损全课件第6章-耐磨减摩材料及表面处理2.ppt

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1、摩擦与磨损第六章耐磨减摩材料及表面处理（2）9/21/20211/49主要内容6.3聚合材料6.4表面处理技术6.5纳米表面技术9/21/202126.3聚合材料聚合材料亦称塑料，它是高分子结合体，分子量在104-107之间，它由一万个以上的原子组成。各高分子由于其组成的单体性质不同，彼此之间可能是由化学键或物理键连接在一起。6.3.1聚合材料简介9/21/20213聚合物可分为热塑性塑料、热固性塑料和弹性塑料。热塑性塑料：其大分子之间由物理键连接，这些大分子呈线状或分枝状的键形式彼此交叉在一起，在室温时很硬，加热时呈塑性，且可逆，冷下来又变硬。热固性塑料：在加热过程会发生化学反应，内部结

2、成具有化学键结合的小晶格而硬化，达到固化成形。它们不能通过再加热，重熔塑制成其他形状。弹性塑料：具有由化学键连接在一起的大分子而形成的大网格，同时存在物理键连接。在常温时这种连接很薄弱，故它呈弹性，与橡胶相似。聚合物分类9/21/202146.3.2摩擦副中常用的聚合物1.聚四氟乙烯(PTFE)是一种具有良好的自润滑性和高温(260℃)稳定性的聚合物，可作为固体润滑剂添加到复合材料中，也可用无机填料、纤维或金属颗粒使它增强，构成复合材料。是一种十分重要的工程聚合物。特点：能耐几乎所有化学药品的腐蚀。电绝缘性也很好，吸水性小，且耐老化。在金属表面上低速滑动时，其摩擦系数很低；在高速滑动时，摩

3、擦系数虽稍有增加，但仍比其他多数聚合物的摩擦系数小。9/21/20215局限性及改善纯PTFE与钢滑动摩擦时的磨损率比较高。如果加入某些有机填充剂，可使磨损率减少一百倍，甚至更多。常用填充剂：MoS2、石墨、WS2、MoSe2、CuS以及Cu等。填充物的体积分数宜在15%-40%之间。加入增强纤维，尤其纤维织物，PTFE的力学性能大大提高，摩擦学性能亦有所改善。硒Se9/21/202162.聚酰胺(PA)聚酰胺又称尼龙。常见牌号有尼龙6，尼龙66、尼龙1010等。优点：具有较高的韧性、弹性和强度，摩擦系数小，耐磨性和热稳定性好。可在125℃下工作，加适当填充剂，能耐150℃高温。在干滑动条

4、件下，磨损量随载荷增加而增加。加石墨或MoS2做成自润滑材料，可降低磨损率。应用：广泛用于制造结构零件，如轴套、齿轮、凸轮等。缺点：吸水性较大，尺寸稳定性差。9/21/202173.聚乙烯(PE)分类：根据分子量不同，可分为低密度(低分子量)、高密度(高分子量)及超高分子量聚乙烯等。应用：低密度聚乙烯用于一般耐蚀、绝缘件等。高密度聚乙烯用来制作薄膜及某些注射模具的零件。超高分子量聚乙烯对于泥浆及硬颗粒的磨料磨损有抵抗能力，有很好的稳定性和抗生物破坏能力，可作人工关节。金属在超高分子量聚乙烯做的导轨上也有较好的滑动性能。9/21/202184.酚醛酚类和醛类的缩聚产物统称为酚醛树脂。是热固性

5、聚合物，仅可模压成形。特点：压缩强度比大部分其他聚合物高；可用水润滑，并可用水来冷却，这是一个优点；使用温度可达200℃；无润滑时，摩擦磨损特性不好；有足够润滑剂供给时，才可保持长的使用寿命。应用：与玻璃、织物及石棉等组成的层状制品，已广泛用于制造各种机械零件，如轴套、齿轮、凸轮等。9/21/202195.聚酰亚胺属高温聚合物。分子结构非常复杂，不能像大部分聚合物那样通过熔融、固化成形。一般采用粉末冶金技术制作零件，可加入石墨或其他填充剂增加强度和润滑能力。特点与应用：结构强度与尼龙差不多，也有一定自润滑能力，但减摩性能不如PTFE。最高连续工作温度可达260℃，因成本较高，无法广泛使用，

6、多用于工作温度较高的场合。9/21/2021106.3.3聚合物基复合材料复合材料是两种或两种以上的不同材料，通过一定工艺手段组合而成。在聚合物中加入一些添加剂，使材料具有低摩擦系数和高耐磨性，这类材料称为聚合物基减摩复合材料。这种复合材料具有单一材料无法比拟的、优越的综合性能，是一类新型的工程材料。9/21/202111聚合物基复合材料的特点比强度与比模量高，例如环氧树脂与高强度碳纤维复合，其比强度和比模量远远超过一般钢材和铝合金;化学稳定性好;减摩、耐磨、自润滑性好。例如在热塑性塑料中渗入少量短切碳纤维可大大提高它的耐磨性，其增加倍数为聚氯乙烯本身的3.8倍，聚四氟乙烯本身的3倍，聚丙

7、烯本身的2.5倍，聚酰胺本身的1.2倍;耐热性高;韧性和抗冲击性得到改善;其他特殊性能。9/21/202112实际使用的聚合物基减摩复合材料分两类：以固体润滑剂作为填充剂，即所谓自润滑聚合物复合材料；在聚合物中嵌入纤维，即所谓纤维增强聚合物复合材料。9/21/2021131.自润滑聚合物复合材料在聚合物中加入固体润滑剂制成。常用固体润滑剂：石墨、MoS2、WS2、MoSe2、WSe2、NbSe2、BN、PbI2、CdI2