發(fā)布時(shí)間：2020-11-17 09:08

　　 本文選用石墨和二硫化鉬為填料制備了PTFE(聚四氟乙烯)為基體的復(fù)合材料,主要研究了PTFE基復(fù)合材料與304不銹鋼對(duì)摩時(shí)在鋼盤(pán)表面上形成的轉(zhuǎn)移膜,探討了轉(zhuǎn)移膜的形成過(guò)程及形貌表征,同時(shí)研究了摩擦起電的相關(guān)規(guī)律。我們研究了在不同工況條件下的PTFE基復(fù)合材料形成的轉(zhuǎn)移膜,將其形貌參數(shù)與復(fù)合材料的摩擦學(xué)特性進(jìn)行關(guān)聯(lián),提出量化轉(zhuǎn)移膜的方法,分析聚合物復(fù)合材料轉(zhuǎn)移膜的減摩耐磨機(jī)理�？疾炝瞬煌�工況以及填料含量對(duì)摩擦起電的影響,同時(shí)也分析了復(fù)合材料摩擦起電性能與摩擦學(xué)性能的相關(guān)性。在本論文的試驗(yàn)范圍內(nèi),主要得到以下結(jié)論:1.摩擦條件對(duì)轉(zhuǎn)移膜的影響摩擦?xí)r間的影響:PTFE基復(fù)合材料摩擦磨損過(guò)程中,在對(duì)偶面上形成的轉(zhuǎn)移膜覆蓋率在15s到45s內(nèi)有一個(gè)短暫的減少過(guò)程,而后在1min到35min轉(zhuǎn)移膜覆蓋率又逐漸增加。在20min左右達(dá)到較為穩(wěn)定狀態(tài),之后覆蓋率變化不大,最終維持在88%左右。當(dāng)摩擦開(kāi)始瞬間聚合物發(fā)生劇烈磨損,在極短時(shí)間(15s)內(nèi)在鋼盤(pán)表面形成較厚的轉(zhuǎn)移膜,之后轉(zhuǎn)移膜厚度隨著時(shí)間逐漸減小,最終達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定階段,并且在小范圍內(nèi)上下波動(dòng)。載荷和速度的影響:隨著載荷的增加,轉(zhuǎn)移膜的覆蓋率整體上呈現(xiàn)增加的趨勢(shì),不同載荷下轉(zhuǎn)移膜的厚度相差不大,載荷對(duì)厚度的影響不明顯。隨著速度的增加,轉(zhuǎn)移膜的覆蓋率整體上呈現(xiàn)先減小后增加的趨勢(shì),在速度為0.4m/s時(shí)轉(zhuǎn)移膜的覆蓋率最低,只有84.85%。速度對(duì)轉(zhuǎn)移膜的厚度影響非常明顯,隨著速度的增加,轉(zhuǎn)移膜的厚度也隨之增加,并且線性相關(guān)性很強(qiáng)。石墨和二硫化鉬對(duì)轉(zhuǎn)移膜形貌參數(shù)的影響類(lèi)似,它們含量的增加都有利于增加轉(zhuǎn)移膜的覆蓋率,并且隨著含量的增加,轉(zhuǎn)移膜的厚度會(huì)逐漸減小。2.摩擦條件對(duì)摩擦系數(shù)和磨損量的影響隨著載荷的增加,摩擦系數(shù)逐漸減小,磨損率逐漸增大。隨著速度的增加,摩擦系數(shù)整體上隨著時(shí)間逐漸減小,磨損率逐漸增加,當(dāng)速度小于0.4m/s時(shí),磨損率增加較慢,但是當(dāng)速度大于0.4m/s時(shí),聚合物的磨損率急劇增加。石墨和二硫化鉬含量的增加都會(huì)降低復(fù)合材料的磨損率,且二硫化鉬降低的作用更明顯。復(fù)合材料摩擦系數(shù)隨石墨含量的增加呈現(xiàn)減小的趨勢(shì),但是二硫化鉬含量的增加使得摩擦系數(shù)出現(xiàn)稍稍的增加。3.摩擦起電對(duì)轉(zhuǎn)移膜以及摩擦學(xué)性能的影響轉(zhuǎn)移膜覆蓋率隨著摩擦起電電壓的增加而逐漸增大,轉(zhuǎn)移膜厚度隨著摩擦起電電壓的增加呈現(xiàn)先減小后增加的趨勢(shì)。復(fù)合材料摩擦系數(shù)隨著起電電壓的增加而減小,且電壓越大摩擦系數(shù)降低的越快。磨損率隨起電電壓的增加而增加。4.轉(zhuǎn)移膜參數(shù)與摩擦系數(shù)和磨損率的關(guān)系摩擦系數(shù)隨轉(zhuǎn)移膜覆蓋率增加緩慢降低。磨損率與轉(zhuǎn)移膜覆蓋率具有很好的相關(guān)性,當(dāng)覆蓋率增加時(shí)磨損率逐漸降低。摩擦系數(shù)隨轉(zhuǎn)移膜厚度增加而降低。磨損率隨轉(zhuǎn)移膜厚度的減小而降低,當(dāng)轉(zhuǎn)移膜厚度較大時(shí)磨損率變化較快。
【學(xué)位單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：O313.5;TB33
【部分圖文】：

第二章 試樣制備與試驗(yàn)方案2.1 試樣的制備2.1.1 試樣的原材料及其性質(zhì)1. 試樣的原材料試樣的基體材料為聚四氟乙烯（PTFE）；填料一為石墨（Gr）；填料二為二硫化鉬（MoS2）。2. 原材料的性質(zhì)（1）聚四氟乙烯（PTFE）聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethene，PTFE）是一種白色有蠟狀感的高分子材料，常溫下呈白色粉末狀，平均粒徑為 30μm。PTFE 在掃描電鏡下的照片如圖 2.1所示，從照片中可以看出 PTFE 易團(tuán)聚。該聚合物具有吸水性，應(yīng)將其放在干燥處保存并隔絕空氣。這種高分子化合物是由四氟乙烯聚合而成，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為-[-CF2-CF2-]n-，分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖和 EDS 譜分別如圖 2.2 和圖 2.3 所示。

中最小的表面張力所以粘附性不強(qiáng)；耐低溫機(jī)械韌性；無(wú)毒害，具有生理惰性，植入人異的電氣性能；高潤(rùn)滑，具有塑料中最小的有非常低的摩擦系數(shù)，但是由于其分子間的物強(qiáng)，難彎曲，大分子間的纏結(jié)難發(fā)生，所以 性能較差，并且在受載時(shí)容易發(fā)生蠕變現(xiàn)象些填料使得復(fù)合材料具有較高強(qiáng)度和較好的耐Gr）ite，Gr），分子式：C，分子量：12.01，是元與周邊另外三個(gè)碳原子（排列方式呈蜂巢式共價(jià)分子。由于每個(gè)碳原子均會(huì)放出一個(gè)可石墨是一種比較軟的礦物，它的用途包括制片如圖 2.4 所示，從圖中可以看出石墨的層狀5g/cm3，熔點(diǎn)為 3652℃，電阻率為（8-13）×

（a）石墨的 EDS 譜圖 圖 2.5 石墨的Fig 2.5 EDS analy（3）二硫化鉬（MoS2）二硫化鉬（molybdenum disulfide，體粉末，平均粒徑為 7μm，密度為 4.80電鏡照片。二硫化鉬為六方晶系的層狀每個(gè)鉬原子被六個(gè)硫原子包圍，只有硫較強(qiáng)，硫與硫原子結(jié)合較弱，故硫與硫易發(fā)生滑移，這些滑移面粘附在對(duì)偶表鉬層狀結(jié)構(gòu)間的滑移，從而降低了摩擦所示。
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