环氧树脂及尼龙66基复合材料的摩擦磨损性能

论文摘要

近年来,聚合物基减摩耐磨纳米复合材料由于具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优良的特性正逐步代替一些金属材料制造高精度运动部件,获得了越来越广泛的应用。本文研究了环氧树脂及尼龙66基复合材料的摩擦磨损性能,为聚合物基纳米复合材料在汽车、航空、机械轻量化以及提高服役寿命等方面的应用提供了重要的理论和实验依据。采用MM-200型磨损实验机,分别考察了环氧树脂及尼龙66基复合材料在干摩擦及水润滑条件下的摩擦磨损性能,综合分析了接触载荷、磨损时间对环氧树脂及尼龙66基复合材料摩擦磨损性能的影响,利用各种相关的试验设备对材料的磨损表面进行了观察与分析;探讨了其磨损失效机理;研究了聚合物的热降解过程和降解动力学,揭示了摩擦化学反应机制。首次开展了尼龙66基复合材料的微观摩擦学性能的研究,结果表明SEBS-g-MA橡胶颗粒增强的尼龙66基复合材料具有最好的耐磨性。本文利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对尼龙66进行了滑动磨损过程的三维有限元分析,获得了摩擦温度场,并且将摩擦接触温度的计算值、测量值和有限元分析值进行了对比,三者基本一致。上述研究结果对于探索滑动磨损过程、磨损机理和如何减轻树脂基复合材料的磨损以及进行磨损预报等都有一定的指导意义。

论文目录

• 提要
• 第1章 绪论
• 1.1 选题目的与意义
• 1.2 摩擦学研究及发展趋势
• 1.2.1 摩擦学研究的历史概况
• 1.2.2 摩擦学的研究发展趋势
• 1.2.3 微观摩擦学的发展
• 1.2.4 摩擦材料的发展
• 1.3 聚合物材料的摩擦学
• 1.3.1 聚合物磨损的分类
• 1.3.2 影响聚合物磨损的因素
• 1.3.3 聚合物材料的干摩擦理论
• 1.4 树脂基复合材料的摩擦学研究现状
• 1.4.1 环氧树脂简介及其发展
• 1.4.2 环氧树脂的增韧
• 1.4.3 环氧树脂复合材料的摩擦学研究现状
• 1.4.4 尼龙66 的结构与性能
• 1.4.5 尼龙复合材料的摩擦磨损研究现状
• 1.5 摩擦学的仿真研究
• 1.5.1 摩擦学仿真研究的发展
• 1.5.2 有限元分析的基本思想
• 1.6 本论文主要研究内容
• 第2章 实验材料及方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 环氧树脂及其纳米复合材料的制备
• 2.1.2 尼龙66 及其复合材料的制备
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 环氧树脂及其纳米复合材料的实验方法
• 2.2.2 尼龙66 及其复合材料的实验方法
• 2.2.3 尼龙及其复合材料的微观磨损方法
• 2.2.4 尼龙66 有限元分析方法
• 2.3 本章小结
• 第3章 环氧树脂/橡胶纳米复合材料的摩擦磨损性能
• 3.1 引言
• 3.2 环氧树脂/橡胶纳米复合材料的摩擦磨损
• 3.2.1 摩擦磨损性能
• 3.2.2 磨损表面的显微硬度
• 3.2.3 磨损表面形貌分析
• 3.2.4 磨损表面化学变化分析
• 3.2.5 红外谱图分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 环氧树脂/聚脲复合材料的摩擦磨损性能
• 4.1 前言
• 4.2 环氧树脂/聚脲复合材料的摩擦磨损
• 4.2.1 摩擦磨损性能
• 4.2.2 磨损表面形貌分析
• 4.2.3 红外谱图分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 尼龙66 及其复合材料在干摩擦条件下的摩擦磨损性能
• 5.1 引言
• 5.2 填料混合顺序对尼龙66 纳米复合材料摩擦磨损性能的影响
• 5.2.1 磨损时间的影响
• 5.2.2 接触载荷的影响
• 5.2.3 磨损表面形貌分析
• 5.2.4 X 射线衍射（XRD）分析
• 5.3 尼龙66 及其复合材料干滑动摩擦磨损行为的研究
• 5.3.1 磨损时间的影响
• 5.3.2 接触载荷的影响
• 5.3.3 磨损表面形貌分析
• 5.4 转移膜分析
• 5.4.1 转移膜形貌分析
• 5.4.2 转移膜的化学变化分析
• 5.5 尼龙66 复合材料的微观结构分析
• 5.5.1 X 射线衍射（XRD）分析
• 5.5.2 TEM 分析
• 5.6 尼龙66 及其复合材料摩擦过程中的热效应
• 5.6.1 尼龙66 及其复合材料的热物理性能
• 5.6.2 尼龙66 及其复合材料的降解过程与降解动力学
• 5.6.3 尼龙66 摩擦过程中的接触温度的获得
• 5.7 本章小结
• 第6章 尼龙66 及其复合材料在水润滑条件下的摩擦磨损性能
• 6.1 引言
• 6.2 填料混合顺序对尼龙66 纳米复合材料摩擦磨损性能的影响
• 6.2.1 磨损时间的影响
• 6.2.2 接触载荷的影响
• 6.2.3 磨损表面形貌分析
• 6.3 尼龙66 及其复合材料水润滑摩擦磨损行为的研究
• 6.3.1 磨损时间的影响
• 6.3.2 接触载荷的影响
• 6.3.3 磨损表面形貌分析
• 6.4 分析和讨论
• 6.5 本章小结
• 第7章 尼龙66 及其复合材料微观摩擦学性能研究
• 7.1 引言
• 7.2 尼龙66 及其复合材料的微观摩擦磨损行为
• 7.2.1 法向载荷对尼龙66 及其复合材料摩擦系数的影响
• 7.2.2 法向载荷对尼龙66 及其复合材料体积磨损率的影响
• 7.2.3 滑动速度对尼龙66 及其复合材料摩擦系数的影响
• 7.2.4 滑动速度对尼龙66 及其复合材料体积磨损率的影响
• 7.2.5 磨损时间对尼龙66 及其复合材料摩擦系数的影响
• 7.3 微观磨损表面的观察与分析
• 7.4 本章小结
• 第8章 结论
• 参考文献
• 攻博期间发表的学术论文和参加的项目
• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT