高性能鋼背碳纖維織物-聚合物自潤滑襯層復(fù)合材料制備研究.pdf

1、重載摩擦副是成型裝備中關(guān)鍵部件之一，摩擦副的摩擦學(xué)性能也是影響設(shè)備工作性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)，高效節(jié)能重載摩擦副的設(shè)計與制造技術(shù)是該類設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前常用的重載摩擦副的材料主要是銅基復(fù)合材料與鋅基復(fù)合材料等，但在現(xiàn)階段，金屬基背襯型聚合物自潤滑材料是重載自潤滑材料發(fā)展的主要趨勢之一，聚合物自潤滑復(fù)合材料制作摩擦副，其摩擦學(xué)性能不僅均優(yōu)于銅合金摩擦副，而且還具有無污染、成型工藝簡單、生產(chǎn)成本低等特點(diǎn)。
　　 本論文以開發(fā)高性能

2、碳纖織物增強(qiáng)自潤滑復(fù)合材料為目標(biāo)，通過研究基體材料--樹脂的機(jī)械性能以及碳纖織物增強(qiáng)自潤滑復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能，探討了復(fù)合材料配方及其組份對復(fù)合材料性能的影響；對復(fù)合材料的材料組份、潤滑劑的比例、制備工藝等進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：配方中增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯含量的增加，將會降低基體材料的壓縮性能，但會在一定程度上增強(qiáng)基體材料的沖擊性能，而固化劑縮胺含量的增加，在一定程度內(nèi)會增強(qiáng)基體材料的壓縮性能，但會降低基體材料的沖擊性能，樹脂、鄰苯二甲

3、酸二丁酯、縮胺三者之間的較佳比例為73:10:20；復(fù)合材料中含膠量對復(fù)合材料的壓縮性能有較大的影響，但對沖擊性能影響不大；通過試驗(yàn)結(jié)果，可獲得的較優(yōu)的配方：樹脂占總質(zhì)量的73％，增塑劑占7.6％，稀釋劑占3.8％，固化劑占15.6％，基體材料的粘接拉伸強(qiáng)度為12.69MPa，沖擊強(qiáng)度為20.46KJ/M2，壓縮強(qiáng)度為80.50MPa，添加碳纖維與潤滑劑石墨、二硫化鉬、滑石粉后，該復(fù)合材料的粘接拉伸強(qiáng)度為16.96MPa，沖擊強(qiáng)度為47

4、.28 KJ/M2，壓縮強(qiáng)度為494.57MPa。
　　 通過改變潤滑劑石墨、MoS2、滑石粉的含量，本論文研究了復(fù)合材料的摩擦磨損性能。三者對復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能有著不同的影響，隨著石墨含量的增加，復(fù)合材料的干摩擦系數(shù)有一定程度的下降，但其油摩擦系數(shù)逐漸增大；MoS2對復(fù)合材料摩擦學(xué)性能的影響與石墨相同，而隨著滑石粉含量的增加，其干摩擦系數(shù)與油摩擦系數(shù)呈增大的趨勢，但當(dāng)其含量達(dá)到一定值時，其摩擦學(xué)性能有所改善；從試驗(yàn)結(jié)果中可以

5、得知：復(fù)合材料的干摩擦系數(shù)范圍為0.066～0.130，油摩擦系數(shù)范圍為0.052～0.084，相比干摩擦系數(shù)下降了約1/4。石墨、MoS2、滑石粉三者較佳的比例為2:7:3，此時復(fù)合材料的干摩擦系數(shù)為0.066，油摩擦系數(shù)為0.052。同時試驗(yàn)對比了復(fù)合材料-45#鋼及青銅-45#鋼的摩擦學(xué)性能，通過對試驗(yàn)結(jié)果與掃描電鏡SEM分析，可以得知：在相同試驗(yàn)條件下，復(fù)合材料對偶件的表面具有一層轉(zhuǎn)移膜，復(fù)合材料的摩擦系數(shù)低于青銅，磨損量更小，

6、從而與青銅相比，復(fù)合材料具有更好的減摩耐磨性能。
　　 通過研究N0.16復(fù)合材料在不同載荷、不同轉(zhuǎn)速下的摩擦學(xué)性能，可以得知：隨著載荷與轉(zhuǎn)速的增加，復(fù)合材料的干摩擦系數(shù)與油摩擦系數(shù)也不斷增大，但當(dāng)載荷增加到一定程度后，摩擦系數(shù)增加的幅度較小，而當(dāng)轉(zhuǎn)速增加到一定值時，摩擦系數(shù)開始下降。
　　 采用碳纖維增強(qiáng)樹脂自潤滑復(fù)合材料，其機(jī)械性能與摩擦學(xué)性能不僅優(yōu)于常用的銅基復(fù)合材料與鋅基復(fù)合材料，而且其工藝簡單、成本低、節(jié)能環(huán)保