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《粉狀纖維增強(qiáng)ptfe復(fù)合材料的力學(xué)與摩擦磨損性能_顧紅艷》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、顧紅艷,等:粉狀纖維增強(qiáng)PTFE復(fù)合材料的力學(xué)與摩擦磨損性能13*粉狀纖維增強(qiáng)PTFE復(fù)合材料的力學(xué)與摩擦磨損性能顧紅艷何春霞(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院,南京210031)摘要以粉狀SiC纖維、Al2O3纖維、高強(qiáng)碳纖維(CF)、中強(qiáng)CF、低強(qiáng)CF增強(qiáng)聚四氟乙烯(PTFE),研究了纖維種類、含量對(duì)PTFE力學(xué)和摩擦磨損性能的影響,用掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)試樣拉伸斷口形貌進(jìn)行觀察,探討了復(fù)合材料的增強(qiáng)機(jī)理。結(jié)果表明,粉狀SiC纖維、AlO纖維及CF均能提高PTFE的硬度和耐磨性;高強(qiáng)CF、中強(qiáng)CF23及Al2O3纖維能提高其拉伸強(qiáng)度;5種纖維均使
2、PTFE沖擊強(qiáng)度下降,但PTFE/高強(qiáng)CF復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度降幅較小;SEM分析表明,SiC纖維與PTFE的界面結(jié)合強(qiáng)度較低,界面出現(xiàn)了許多空隙,中強(qiáng)CF、高強(qiáng)CF、Al2O3纖維與PT-FE界面結(jié)合較好,拉伸斷口處多數(shù)纖維與基體牢固粘附而難以拔出,PTFE/低強(qiáng)CF復(fù)合材料呈典型的脆性斷裂特征。關(guān)鍵詞粉狀纖維PTFE復(fù)合材料力學(xué)性能摩擦磨損性能聚四氟乙烯(PTFE)具有優(yōu)良的耐熱性、耐腐蝕表1纖維材料的性能指標(biāo)性及優(yōu)異的減摩性和自潤(rùn)滑性,是一種重要的用于纖維種類平均直長(zhǎng)徑拉伸強(qiáng)拉伸彈性斷裂伸密度/徑/m比度/GPa模量/GPa長(zhǎng)率/
3、%gcm-3滑動(dòng)摩擦零件的復(fù)合材料基體,在化工、電子電氣及SiC纖維2052.82701402.74機(jī)械等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。由于純PTFE存在Al2O3纖維653.2370503.75著力學(xué)性能低、耐磨性能差等缺點(diǎn)而限制了其應(yīng)用。高強(qiáng)CF1053.02301501.76[1-6]中強(qiáng)CF852.02001101.74多年來許多學(xué)者對(duì)PTFE進(jìn)行了各種改性,以低強(qiáng)CF1851.51501201.74提高PTFE的綜合性能,擴(kuò)大其在各領(lǐng)域中的應(yīng)用。沖擊試驗(yàn)機(jī):XJJ-5型,承德金建檢測(cè)儀器有纖維材料具有高強(qiáng)度、高模量,耐熱性和抗氧化性強(qiáng)限公司;等特點(diǎn)
4、,其中碳纖維(CF)密度小、比強(qiáng)度高、剛性磨損試驗(yàn)機(jī):M-2000型,宣化材料試驗(yàn)機(jī)廠;好,可耐2000高溫,耐磨性能好,由于CF組成中光電分析天平:TG328A型,上海天平儀器廠;90%以上為碳,因此具有一定的潤(rùn)滑性及較小的摩掃描電子顯微鏡(SEM):LEO-1530VP型,德擦系數(shù);SiC纖維的耐熱性和抗氧化性均優(yōu)于CF;國(guó)LEO公司。Al2O3纖維高溫抗氧化性優(yōu)良,是近年來備受重視[7]1.3試樣制備的無機(jī)纖維。首先用無水乙醇將鈦酸酯偶聯(lián)劑按質(zhì)量比11為提高PTFE的綜合性能,筆者分別以粉狀SiC稀釋,偶聯(lián)劑的用量為填料質(zhì)量的1%左右,在高
5、速纖維、Al2O3纖維、高強(qiáng)CF、中強(qiáng)CF、低強(qiáng)CF來增強(qiáng)攪拌粉狀纖維的條件下,霧狀噴入經(jīng)稀釋后的偶聯(lián)PTFE,并研究了纖維種類、含量對(duì)PTFE性能的影劑,然后繼續(xù)攪拌10~15min,后將溶劑烘干備用。響。將經(jīng)偶聯(lián)劑處理后的粉狀纖維分別按質(zhì)量分?jǐn)?shù)1實(shí)驗(yàn)部分3%、5%、7%、9%加入到PTFE中,制成纖維增強(qiáng)1.1主要原材料PTFE復(fù)合材料試樣,其工藝流程見圖1。PTFE:粒徑20~30m,濟(jì)南化工廠;粉狀SiC纖維、Al2O3纖維、高強(qiáng)CF、中強(qiáng)CF、低強(qiáng)CF:遼寧安科活性碳纖維應(yīng)用技術(shù)開發(fā)公司,其性能見表1。1.2儀器、設(shè)備電子萬能試驗(yàn)機(jī):
6、CSS-44100型,長(zhǎng)春試驗(yàn)機(jī)圖1復(fù)合材料制備工藝流程圖研究所有限公司;洛氏硬度計(jì):HR-150A型,山東掖縣材料試驗(yàn)*高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金項(xiàng)目(20060307002)機(jī)廠;收稿日期:2009-03-1014工程塑料應(yīng)用2009年,第37卷,第6期1.4性能測(cè)試強(qiáng)度為30.0MPa,是純PTFE的1.36倍。而低強(qiáng)拉伸性能按GB/T1040-1992測(cè)試;CF、SiC纖維增強(qiáng)PTFE復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度隨纖維洛氏硬度按GB/T9342-1988測(cè)試,其壓頭鋼含量的增加呈先下降后上升的趨勢(shì)。球直徑為12.7mm,壓力為588N,加載
7、30s;PTFE/纖維復(fù)合材料的斷裂伸長(zhǎng)率見表4。缺口沖擊強(qiáng)度按GB/T1043-1993測(cè)試;表4PTFE/纖維復(fù)合材料的斷裂伸長(zhǎng)率%磨損性能按GB/T3960-1983測(cè)試,磨損試驗(yàn)纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%纖維種類03579機(jī)轉(zhuǎn)速為200r/min,干摩擦,對(duì)偶件為硬度50HRCSiC纖維300200162183208#的45鋼環(huán),其摩擦表面粗糙度為0.08~0.12m,Al2O3纖維300205200224256磨損時(shí)間均為30min,載荷為200N,用光電分析天低強(qiáng)CF300182135155203中強(qiáng)CF300239210233260平比較試樣
8、試驗(yàn)前后的磨損量;高強(qiáng)CF300203170190210拉伸試樣斷口表面噴金處理后,采用SEM
