碳化硅填充聚四氟乙烯基复合材料摩擦磨损性能研究

论文摘要

PTFE具有优异的自润滑、低摩擦、化学稳定性和热稳定性等优点,但力学性能和耐磨性较差,填料的填充改性可提高PTFE的力学性能和耐磨性。本课题研究了不同粒径和含量的碳化硅（SiC）填充PTFE复合材料的摩擦磨损性能。用机械混合法分散,冷压烧结工艺制备PTFE复合材料,用MM-200型摩擦磨损试验机测定PTFE复合材料在干摩擦条件下的磨损量及摩擦系数。利用扫描电子显微镜（SEM）对PTFE复合材料的磨损表面进行观察,分析了碳化硅（SiC）填充PTFE复合材料的摩擦磨损机理。本课题还研究了碳化硅（SiC）填充PTFE复合材料磨损表面的分形特征,利用MATLAB强大的数字图像处理模块,结合分形几何方法,计算复合材料磨损表面的分形维数（D）,定量描述复合材料磨损的剧烈程度。分析了分形维数与磨损表面形貌特征之间的联系。研究结果表明:PTFE复合材料的磨损量随着施加载荷的增大而增加;不同粒径不同含量的SiC填充PTFE复合材料使得其耐磨性能有了明显的提高;随着SiC粒径的减小,复合材料的耐磨性能增强,摩擦系数降低;随着SiC含量的增加,复合材料的磨损量减少,摩擦系数逐渐增大;随着SiC含量的增加,复合材料的磨损机理由粘着磨损逐步转换为切削磨损。比较而言,纳米SiC对PTFE摩擦磨损性能的改进最好。尤其是7%8内米SiC填充PTFE复合材料的耐磨性能最好。纳米碳化硅（SiC）填充PTFE复合材料的磨损表面具有明显的分形特征,分形维数越大,PTFE复合材料磨损越严重,分形维数能很好地描述复合材料磨损表面的磨损程度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 复合材料概述
• 1.2.1 复合材料定义及分类
• 1.2.2 聚合物基复合材料的发展、特点及应用
• 1.3 PTFE基复合材料的研究概况
• 1.3.1 金属和金属氧化物填充改性PTFE
• 1.3.2 有机材料填充改性PTFE
• 1.3.3 无机材料填充改性PTFE
• 1.3.4 纳米材料填充改性PTFE
• 1.4 塑料摩擦磨损学理论
• 1.5 分形理论在复合材料摩擦磨损分析中的应用
• 1.6 选题依据、目的及研究内容
• 第二章 聚四氟乙烯及碳化硅填充材料结构和性能
• 2.1 聚四氟乙烯的结构和性能
• 2.2 碳化硅的基本结构、特点及性能
• 2.2.1 硬度、耐磨性
• 2.2.2 热稳定性
• 2.2.3 化学性质
• 第三章 试验方法及设备
• 3.1 试验材料
• 3.1.1 试验材料及试样配比
• 3.1.2 试样制备
• 3.2 试验设备
• 3.2.1 试样夹具规格
• 3.2.2 对磨件规格
• 3.2.3 摩擦磨损试验机
• 3.3 试验过程
• 3.4 扫描电镜试验
• 3.5 复合材料硬度试验
• 3.5.1 试验设备
• 3.5.2 试验方法
• 3.5.3 硬度试验原理
• 第四章 试验结果与分析
• 4.1 纳米SiC填充PTFE复合材料的摩擦磨损性能
• 4.2 亚微米SiC填充PTFE复合材料的摩擦磨损性能
• 4.3 微米SiC填充PTFE复合材料的摩擦磨损性能
• 4.4 不同粒径SiC填充PTFE复合材料的摩擦磨损性能比较
• 4.5 复合材料硬度试验
• 第五章 分形理论在磨损表面中的应用
• 5.1 分形的定义
• 5.2 分形在摩擦磨损中的应用
• 5.3 表面轮廓曲线分形维数计算方法
• 5.4 盒维数计算方法在计算机数字图象处理中的应用
• 5.5 分形与摩擦磨损性能的关系
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究生期间撰写发表的论文