UHMWPE-CSW復(fù)合材料摩擦學(xué)性能研究.pdf

1、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)具有優(yōu)良的自潤滑性能、耐化學(xué)腐蝕和良好的耐磨性能，是一種綜合性能優(yōu)異的工程塑料。但作為摩擦材料，UHMWPE存在著表面硬度低、抗磨粒磨損性能較差等缺點(diǎn)。本論文工作選擇了以硫酸鈣晶須(CSW)為主要填料對UHMWPE進(jìn)行了填充改性，以期在提高UHMWPE復(fù)合材料硬度的基礎(chǔ)上改善其摩擦磨損性能。
　　 本實(shí)驗通過熱壓成型法分別制備了CSW、納米氧化鋁(nano-Al2O3)和nano-Al2O3/CS

2、W二元復(fù)合填料的UHMWPE復(fù)合材料；利用QG-700型氣氛高溫摩擦磨損試驗機(jī)考察了UHMWPE復(fù)合材料在干滑動摩擦條件下的摩擦磨損性能，著重研究了填料填充量對復(fù)合材料硬度、摩擦磨損性能的影響，以及速度、表面改性劑對UHMWPE復(fù)合材料摩擦磨損性能的影響。利用掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜儀(EDS)、三維輪廓測定儀(3D)對復(fù)合材料磨擦表面進(jìn)行了形貌表征、成分分析及磨痕寬度測量，用邵氏硬度計測量了復(fù)合材料表面硬度。
　　 研究

3、結(jié)果表明：(1)CSW可以提高UHMWPE/CSW復(fù)合材料的硬度、耐磨損性能、并且降低了摩擦系數(shù)，在本實(shí)驗條件下，CSW最佳填充量為20[％]；隨著速度的增加，復(fù)合材料的磨損率逐漸降低，摩擦系數(shù)有所增加；隨著填充量的增加，復(fù)合材料磨損機(jī)理由粘著磨損、塑性變形逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檩p微的磨粒磨損；CSW在UHMWPE基體中具有一定的異相成核作用。(2)填充nano-Al2O3可以起到增加UHMWPE復(fù)合材料硬度、降低其摩擦系數(shù)、改善摩擦磨損性能的作用

4、，nano-Al2O3較佳填充量為20[％]，微觀分析表明，UHMWPE/nano-Al2O3復(fù)合材料的磨損機(jī)理主要為粘著磨損，磨損表面還存在少量劃痕。(3)nano-Al2O3與CSW混合填充UHMWPE具有協(xié)同作用，可以協(xié)同提高UHMWPE復(fù)合材料的硬度和耐磨損性能。CSW主要起著承載的作用，nano-Al2O3則起到彌散強(qiáng)化復(fù)合材料顯微增強(qiáng)的作用。UHMWPE/3[％]nano-Al2O3+20[％]CSW復(fù)合材料的摩擦磨損性能最