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PTFE基复合材料转移膜形貌评价分析及摩擦起电的影响

2020-12-08阅读(418)

PTFE基复合材料转移膜形貌评价分析及摩擦起电的影响

论文摘要

本文选用石墨和二硫化钼为填料制备了PTFE(聚四氟乙烯)为基体的复合材料,主要研究了PTFE基复合材料与304不锈钢对摩时在钢盘表面上形成的转移膜,探讨了转移膜的形成过程及形貌表征,同时研究了摩擦起电的相关规律。我们研究了在不同工况条件下的PTFE基复合材料形成的转移膜,将其形貌参数与复合材料的摩擦学特性进行关联,提出量化转移膜的方法,分析聚合物复合材料转移膜的减摩耐磨机理。考察了不同工况以及填料含量对摩擦起电的影响,同时也分析了复合材料摩擦起电性能与摩擦学性能的相关性。在本论文的试验范围内,主要得到以下结论:1.摩擦条件对转移膜的影响摩擦时间的影响:PTFE基复合材料摩擦磨损过程中,在对偶面上形成的转移膜覆盖率在15s到45s内有一个短暂的减少过程,而后在1min到35min转移膜覆盖率又逐渐增加。在20min左右达到较为稳定状态,之后覆盖率变化不大,最终维持在88%左右。当摩擦开始瞬间聚合物发生剧烈磨损,在极短时间(15s)内在钢盘表面形成较厚的转移膜,之后转移膜厚度随着时间逐渐减小,最终达到相对稳定阶段,并且在小范围内上下波动。载荷和速度的影响:随着载荷的增加,转移膜的覆盖率整体上呈现增加的趋势,不同载荷下转移膜的厚度相差不大,载荷对厚度的影响不明显。随着速度的增加,转移膜的覆盖率整体上呈现先减小后增加的趋势,在速度为0.4m/s时转移膜的覆盖率最低,只有84.85%。速度对转移膜的厚度影响非常明显,随着速度的增加,转移膜的厚度也随之增加,并且线性相关性很强。石墨和二硫化钼对转移膜形貌参数的影响类似,它们含量的增加都有利于增加转移膜的覆盖率,并且随着含量的增加,转移膜的厚度会逐渐减小。2.摩擦条件对摩擦系数和磨损量的影响随着载荷的增加,摩擦系数逐渐减小,磨损率逐渐增大。随着速度的增加,摩擦系数整体上随着时间逐渐减小,磨损率逐渐增加,当速度小于0.4m/s时,磨损率增加较慢,但是当速度大于0.4m/s时,聚合物的磨损率急剧增加。石墨和二硫化钼含量的增加都会降低复合材料的磨损率,且二硫化钼降低的作用更明显。复合材料摩擦系数随石墨含量的增加呈现减小的趋势,但是二硫化钼含量的增加使得摩擦系数出现稍稍的增加。3.摩擦起电对转移膜以及摩擦学性能的影响转移膜覆盖率随着摩擦起电电压的增加而逐渐增大,转移膜厚度随着摩擦起电电压的增加呈现先减小后增加的趋势。复合材料摩擦系数随着起电电压的增加而减小,且电压越大摩擦系数降低的越快。磨损率随起电电压的增加而增加。4.转移膜参数与摩擦系数和磨损率的关系摩擦系数随转移膜覆盖率增加缓慢降低。磨损率与转移膜覆盖率具有很好的相关性,当覆盖率增加时磨损率逐渐降低。摩擦系数随转移膜厚度增加而降低。磨损率随转移膜厚度的减小而降低,当转移膜厚度较大时磨损率变化较快。

论文目录

  • 致谢
  • 摘要
  • abstract
  • 第一章 绪论
  •   1.1 引言
  •   1.2 PTFE摩擦转移膜的发现及其形成过程
  •   1.3 聚合物复合材料形成转移膜的因素
  •     1.3.1 滑动参数的影响
  •     1.3.2 接触面粗糙度的影响
  •     1.3.3 聚合物复合材料中填料的影响
  •   1.4 转移膜的定性分析
  •   1.5 转移膜的定量分析
  •   1.6 摩擦起电现象及其与摩擦学的联系
  •   1.7 课题研究意义和主要内容
  •     1.7.1 研究意义
  •     1.7.2 课题来源
  •     1.7.3 研究主要内容
  • 第二章 试样制备与试验方案
  •   2.1 试样的制备
  •     2.1.1 试样的原材料及其性质
  •     2.1.2 PTFE基复合材料的制备
  •   2.2 测试方法
  •     2.2.1 试样摩擦性能测试
  •     2.2.2 摩擦起电的测量
  •     2.2.3 转移膜厚度的测量
  •     2.2.4 转移膜覆盖率评价方法
  •     2.2.5 试样表面形貌观测和成分分析
  •   2.3 本章小结
  • 第三章 不同时刻下转移膜的形貌变化及摩擦学性能
  •   3.1 转移膜的覆盖率随摩擦时间的变化
  •   3.2 转移膜的厚度随摩擦时间的变化
  •   3.3 摩擦进程中摩擦系数的变化
  •   3.4 摩擦进程中磨损量的变化
  •   3.5 转移膜成分分析
  •   3.6 本章小结
  • 第四章 不同工况条件下转移膜的形貌变化及摩擦学性能
  •   4.1 载荷对PTFE基复合材料形成的转移膜形貌及摩擦学性能的影响
  •     4.1.1 载荷对转移膜覆盖率的影响
  •     4.1.2 载荷对转移膜厚度的影响
  •     4.1.3 载荷对PTFE基复合材料摩擦磨损性能的影响
  •   4.2 速度对PTFE基复合材料形成的转移膜形貌及摩擦学性能的影响
  •     4.2.1 速度对转移膜覆盖率的影响
  •     4.2.2 速度对转移膜厚度的影响
  •     4.2.3 速度对PTFE基复合材料摩擦磨损性能的影响
  •   4.3 石墨含量对PTFE基复合材料形成的转移膜形貌及摩擦学性能的影响
  •     4.3.1 石墨含量对转移膜覆盖率的影响
  •     4.3.2 石墨含量对转移膜厚度的影响
  •     4.3.3 石墨含量对PTFE基复合材料摩擦磨损性能的影响
  • 2含量对PTFE基复合材料形成的转移膜形貌及摩擦学性能的影响'>  4.4 MoS2含量对PTFE基复合材料形成的转移膜形貌及摩擦学性能的影响
  • 2含量对转移膜覆盖率的影响'>    4.4.1 MoS2含量对转移膜覆盖率的影响
  • 2含量对转移膜厚度的影响'>    4.4.2 MoS2含量对转移膜厚度的影响
  • 2含量对PTFE基复合材料摩擦磨损性能的影响'>    4.4.3 MoS2含量对PTFE基复合材料摩擦磨损性能的影响
  •   4.5 本章小结
  • 第五章 摩擦起电对转移膜及摩擦学性能的影响
  •   5.1 PTFE基复合材料在滑动过程中摩擦起电情况
  •   5.2 PTFE基复合材料在不同工况下摩擦起电情况
  •     5.2.1 载荷对PTFE基复合材料摩擦起电的影响
  •     5.2.2 速度对PTFE基复合材料摩擦起电的影响
  •     5.2.3 石墨含量对PTFE基复合材料摩擦起电的影响
  • 2含量对PTFE基复合材料摩擦起电的影响'>    5.2.4 MoS2含量对PTFE基复合材料摩擦起电的影响
  •   5.3 摩擦起电对转移膜及摩擦学性能的影响
  •   5.4 本章小结
  • 第六章 转移膜表面形貌参数与摩擦学性能的关系
  •   6.1 转移膜覆盖率与摩擦学性能的关系
  •   6.2 转移膜厚度与摩擦学性能的关系
  •   6.3 本章小结
  • 第七章 总结与展望
  •   7.1 总结
  •   7.2 展望
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 冯士豪

    导师: 解挺

    关键词: 基复合材料,转移膜,形貌参数,定量分析,摩擦起电

    来源: 合肥工业大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

    专业: 力学,材料科学

    单位: 合肥工业大学

    基金: 国家自然科学基金项目:“聚合物复合材料中铁磁性填料的摩擦诱导磁化及其与摩擦性能的关联作用”(项目号:51275144)

    分类号: O313.5;TB33

    DOI: 10.27101/d.cnki.ghfgu.2019.000139

    总页数: 84

    文件大小: 10761K

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