PTFE基复合材料在真空低温条件下的摩擦磨损性能研究

论文摘要

聚四氟乙烯（PTFE）具有优异的化学稳定性、耐高低温性和自润滑性能,但PTFE的耐磨性能较差,在PTFE中填充固体润滑剂、金属粉末、金属硫化物粉末等填充剂后,PTFE基复合材料的耐磨性能得到极大的提高,已经成为航空领域不可缺少的材料,但是,摩擦副在低温和真空等苛刻条件下的有关摩擦学数据还很少,针对这一情况本文作了以下的工作:以PTFE基复合材料为研究对象,自制PTFE基复合材料,并改进了真空低温摩擦实验台的加载系统和摩擦系数的计算方法,通过改变PTFE基复合材料组分配比的方法考察了石墨、MoS2、SiC、Cu和稀土Nd2O3作为添加剂对复合材料在真空和低温条件下的摩擦学性能影响,并对材料的摩擦磨损机理进行了分析。本文首先分析单因素及含量对石墨和MoS2改性的PTFE复合材料摩擦磨损性能影响,然后分析了不同组分的石墨和MoS2共同作用PTFE在常温常压条件下的摩擦系数和质量磨损量,并进行了SiC、Cu和稀土Nd2O3分别填充改性8%石墨+3%MoS2+PTFE四元PTFE基复合材料在不同真空度和真空低温条件下的摩擦学实验。结果表明:在真空低温条件下,三元PTFE基复合材料和四元PTFE基复合材料的摩擦系数随温度降低而增大;PTFE基复合材料的摩擦系数随真空度的增大而增大,但SiC填充改性的PTFE基复合材料例外;PTFE基复合材料的摩擦系数随转速增大而减小,随着载荷的增大而减小;真空低温条件下,导致PTFE基复合材料磨损的主要原因是粘着磨损;PTFE基复合材料转移膜的形成有效隔离复合材料与对偶件的直接接触;石墨、MoS2、SiC、Cu的加入增强了复合材料的尺寸稳定性、硬度和转移膜的形成等,减少机械变形,促进转移膜的形成,降低了PTFE基复合材料的磨损。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及研究的目的和意义
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 课题研究的目的和意义
• 1.2 国内外在该方向的研究现状及分析
• 1.2.1 国内外在真空摩擦学方面的研究
• 1.2.2 国内外在低温摩擦学方面的研究
• 1.2.3 国内外在复合材料方面的研究
• 1.3 主要研究内容
• 第2章 PTFE 基复合材料制备
• 2.1 引言
• 2.2 PTFE
• 2.2.1 PTFE 特性研究
• 2.2.2 PTFE 基复合材料的开发及应用
• 2.3 PTFE 填充剂的选择
• 2.4 PTFE 基复合材料的制备工艺
• 2.4.1 试验原料
• 2.4.2 原料机械共混与烘干
• 2.4.3 冷压成型
• 2.4.4 型坯烧结制品
• 2.4.5 材料制备模具设计
• 2.5 材料性能测试
• 2.6 本章小结
• 第3章 真空低温摩擦实验台
• 3.1 引言
• 3.2 真空低温摩擦实验台的基本介绍
• 3.3 真空低温摩擦实验台的功能实现
• 3.3.1 基本功能实现
• 3.3.2 真空状态的实现
• 3.3.3 低温状态的实现
• 3.4 真空低温摩擦实验台的改进
• 3.4.1 加载系统的改进
• 3.4.2 摩擦系数计算方法的改进
• 3.5 PTFE 基复合材料摩擦学实验
• 3.5.1 实验材料
• 3.5.2 实验与实验模型的数学分析
• 3.5.3 传感器的标定
• 3.6 本章小结
• 第4章 PTFE 基复合材料的摩擦磨损实验与分析
• 4.1 引言
• 4.2 复合材料的配方研究
• 4.3 二元PTFE 基复合材料摩擦磨损实验与分析
• 4.3.1 石墨对PTFE 基复合材料的摩擦磨损性能影响
• 2 对PTFE 基复合材料的摩擦磨损性能影响'>4.3.2 MoS₂ 对PTFE 基复合材料的摩擦磨损性能影响
• 4.4 三元PTFE 基复合材料摩擦磨损实验与分析
• 4.4.1 常温常压条件下摩擦学实验
• 4.4.2 真空低温条件下摩擦学实验
• 4.5 四元PTFE 基复合材料摩擦磨损实验与分析
• 4.5.1 SiC 对PTFE 基复合材料的摩擦磨损性能影响
• 4.5.2 Cu 对PTFE 基复合材料的摩擦磨损性能影响
• 2O₃ 对PTFE 基复合材料的摩擦磨损性能影响'>4.5.3 Nd₂O₃ 对PTFE 基复合材料的摩擦磨损性能影响
• 4.6 磨损机理分析
• 4.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢