發(fā)布時(shí)間：2020-06-22 06:21

【摘要】：固體潤滑材料是航天機(jī)械工程中的重要研究方向,在使用納米金屬氧化物作為填料后,作為自潤滑材料的聚合物抗磨損性能得到增強(qiáng)(k~10~-77 mm~3/Nm)。因轉(zhuǎn)移膜對(duì)復(fù)合材料和金屬摩擦界面提供了保護(hù),但即使在穩(wěn)態(tài)磨損下,兩摩擦界面仍然存在磨損,其中金屬基底的磨損量化研究更是少有人進(jìn)行。本文借助研究納米氧化鋁PTFE的復(fù)合材料與不銹鋼的摩擦磨損模型,對(duì)摩擦界面的磨損、轉(zhuǎn)移膜界面的體積漲落進(jìn)行量化分析,結(jié)合界面的物化信息建立摩擦界面的數(shù)學(xué)模型。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上,利用自制的摩擦磨損試驗(yàn)裝置和“條紋測試法”,制備多種周期下的磨損表面;采用二維、三維輪廓儀、SEM(場發(fā)射掃描電鏡)進(jìn)行界面行為的測量和紀(jì)錄;使用接觸角測量儀、傅氏轉(zhuǎn)換紅外線光譜分析記錄轉(zhuǎn)移膜的物理化學(xué)變化等。通過分析金屬基底的磨損數(shù)據(jù)后,發(fā)現(xiàn)金屬界面磨損與轉(zhuǎn)移膜覆蓋率呈極強(qiáng)的線性關(guān)系(R~2=0.91)。使用混合磨損模型對(duì)磨損模型進(jìn)行擬合,與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好,揭示了干摩擦情況下聚合物對(duì)金屬基底表面的粘著磨損與疲勞磨損的共存關(guān)系。進(jìn)一步我們通過碎屑行為收集,對(duì)整體磨屑體積和數(shù)量進(jìn)行建立物理數(shù)學(xué)模型,使用蒙特卡洛模擬方法對(duì)碎屑和接觸界面進(jìn)行表面能賦值,通過模型計(jì)算最終獲得已知摩擦界面物化信息情況下,未來短期內(nèi)復(fù)合材料磨損率、轉(zhuǎn)移膜增長率。通過和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比,我們發(fā)現(xiàn)該模型的部分結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)匹配良好,并分析了其應(yīng)用場景的局限。通過這一模型建立,我們對(duì)整個(gè)納米氧化鋁PTFE減磨機(jī)理和轉(zhuǎn)移膜漲落行為有了更深層的理解。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：V250
【圖文】：

物在工程應(yīng)用中有著悠久的歷史，擁有低重量、低成本和易制造性[摩擦的環(huán)境下，與金屬和陶瓷相比，聚合物作為摩擦副材料能夠提擦系數(shù)。這主要?dú)w功于其相對(duì)較低的表面能（表面張力）[11]，這一其極易于吸附在其他表面上，從而提高了作為涂層來使用的靈活性-16]。自合成高分子材料蓬勃發(fā)展，50 多年來聚合物被廣泛應(yīng)用于制軸承、不粘鍋和人工關(guān)節(jié)等部件的摩擦學(xué)表面。典型的摩擦學(xué)聚合塑料，如聚乙烯、縮醛、聚酰胺（尼龍）、聚四氟乙烯（PTFE）、EEK）和熱固性環(huán)氧樹脂、聚酯和聚酰亞胺（PI）等等。聚合物作為固體潤滑劑的種類繁多，但各自的優(yōu)點(diǎn)和缺陷也十分鮮 為例，作為一種相對(duì)耐高溫的聚合物基底材料，其抗磨損的性能也是摩擦系數(shù)卻不如其他材料那樣有優(yōu)勢，有時(shí)甚至?xí)�高達(dá) 0.3 以上。四氟乙烯的摩擦系數(shù)最小可達(dá) 0.02～0.1，并且額外具有較大的工作的抗化學(xué)腐蝕的性能[17]。正是這些摩擦、熱和化學(xué)性能才使得聚四E）作為一款優(yōu)秀的空間潤滑的候選者。

在相同的磨損率下，微米氧化銅所需要的體積為 25％~35％，而納米銅填料所占的體積分?jǐn)?shù)僅為 1％~5％。圖1.2[45]給出了納米銅的添加量對(duì)磨損量和摩擦系數(shù)的影響。

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 宮德利,薛群基,王弘立;PTFE基復(fù)合材料磨損機(jī)理的研究[J];固體潤滑;1989年02期

2 陳建敏,趙家政,黨鴻辛,戎善康;二硫化鉬轉(zhuǎn)移膜的X-射線衍射研究[J];固體潤滑;1986年01期

3 高雷雷;張雄;;PET鐳射轉(zhuǎn)移膜工藝介紹[J];今日印刷;2011年04期

4 齊尚奎,趙家政,黨鴻辛;MoS_2與金屬表面摩擦后生成轉(zhuǎn)移膜的研究——Ⅱ.MoS_2轉(zhuǎn)移膜與鋼摩擦?xí)r的化學(xué)效應(yīng)[J];固體潤滑;1983年04期

5 徐濱士 ,喬玉林;變化無窮的摩擦化學(xué)轉(zhuǎn)移膜技術(shù)[J];中國表面工程;2001年01期

6 朱文堅(jiān),王濤;潤滑狀態(tài)轉(zhuǎn)化過程中固體轉(zhuǎn)移膜的試驗(yàn)研究[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與研究;1998年02期

7 蔡坤琪;劉盛鷦;邢潔清;;轉(zhuǎn)移膜系統(tǒng)中乘運(yùn)算與仿真[J];安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào);2010年02期

8 郭申;曾麗平;;雙向拉伸聚酯轉(zhuǎn)移膜生產(chǎn)控制研究[J];塑料包裝;2016年02期

9 張招柱,趙家政;MoS_2轉(zhuǎn)移膜與金屬底材表面間的相互作用機(jī)理[J];潤滑與密封;1994年01期

10 志誠;上海新倫紙業(yè)有限公司轉(zhuǎn)移膜用原紙通過上海市新產(chǎn)品鑒定[J];造紙信息;2004年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前2條

1 陳友明;楊生榮;張俊彥;;在空氣和真空條件下不同金屬對(duì)偶對(duì)類金剛石碳膜摩擦磨損性能的影響[A];2009年全國青年摩擦學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

2 余來貴;薛群基;;陶瓷填充聚苯硫醚復(fù)合材料的摩擦化學(xué)作用機(jī)理[A];'99摩擦學(xué)表面工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1999年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前3條

1 ;全息轉(zhuǎn)移膜誰更優(yōu)[N];中國包裝報(bào);2006年

2 通訊員張維安 林泉;創(chuàng)新路上不停歇[N];孝感日報(bào);2011年

3 永豐田 于淑麗;新世紀(jì)的綠色包材[N];中國包裝報(bào);2003年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 賈曉梅;低溫陶瓷軸承自潤滑材料制備及其轉(zhuǎn)移膜潤滑機(jī)理分析[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 孫魏;氧化鋁PTFE轉(zhuǎn)移膜多界面漲落行為與抗磨機(jī)理研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2019年

2 馮士豪;PTFE基復(fù)合材料轉(zhuǎn)移膜形貌評(píng)價(jià)分析及摩擦起電的影響[D];合肥工業(yè)大學(xué);2019年

3 陶博;金屬表面形貌對(duì)PTFE-Al_2O_3摩擦磨損及轉(zhuǎn)移膜的影響[D];合肥工業(yè)大學(xué);2018年

4 周正華;PTFE基復(fù)合材料摩擦轉(zhuǎn)移規(guī)律模擬研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2013年

5 許振興;不同填料在聚合物摩擦轉(zhuǎn)移中的作用[D];合肥工業(yè)大學(xué);2012年

6 秦文波;環(huán)境濕度條件下聚晶金剛石對(duì)磨氮化硅的摩擦化學(xué)機(jī)理研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2017年

7 閆照明;含鐵磁性填料的PTFE基復(fù)合材料摩擦誘導(dǎo)磁化及摩擦學(xué)性能[D];合肥工業(yè)大學(xué);2012年

8 崔愛龍;含鐵磁性填料的PTFE基復(fù)合材料摩擦磁化對(duì)界面轉(zhuǎn)移的可控性研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2015年

9 丁亞;PTFE基復(fù)合材料中混合填料對(duì)摩擦學(xué)性能影響的數(shù)值模擬研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2017年

10 唐中伍;聚甲醛輸送鏈磨損性能的試驗(yàn)研究[D];浙江大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2725317