PEEK基高溫自潤(rùn)滑復(fù)合材料的設(shè)計(jì)制備及其摩擦學(xué)性能研究.pdf

1、隨著汽車、航天等行業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)應(yīng)用于本領(lǐng)域的工程塑料齒輪的應(yīng)用工況要求更加苛刻。工程塑料齒輪易出現(xiàn)輪齒折斷、齒面磨損等失效形式，因此制備強(qiáng)韌性和高溫自潤(rùn)滑性能有機(jī)統(tǒng)一的高溫自潤(rùn)滑復(fù)合材料，對(duì)提高工程塑料齒輪的應(yīng)用工況以及延長(zhǎng)使用壽命具有重要意義。本文基于高分子聚合物官能化和合金化技術(shù)，結(jié)合多元復(fù)合填料的協(xié)同改性機(jī)理對(duì)PEEK基高溫自潤(rùn)滑復(fù)合材料進(jìn)行設(shè)計(jì)制備，并對(duì)其物理性能、機(jī)械性能、熱學(xué)性能以及摩擦學(xué)性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究。
　　

2、采用溶解度參數(shù)和玻璃轉(zhuǎn)化溫度相結(jié)合的方法對(duì)復(fù)合材料基體進(jìn)行研究，結(jié)果表明:三元PEEK/PEI/PES基體的相容性較好，并確定其組分比為85/10/5?；趶?fù)合材料的耐磨性和增強(qiáng)性原則，添加不同含量的短碳纖維(SCF)、二硫化鉬(MoS2)、鈦酸鉀晶須(PTW)、二氧化鈦(TiO2)作為復(fù)合材料增強(qiáng)相;采用傳統(tǒng)數(shù)學(xué)模型和有限元相結(jié)合的方法，研究了添加劑組分及組分比與復(fù)合材料摩擦系數(shù)、彎曲強(qiáng)度和摩擦生熱引起溫升的關(guān)系。
　　采用真空

3、熱壓燒結(jié)法制備了復(fù)合材料，并對(duì)其機(jī)械性能和熱學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果表明:復(fù)合材料彎曲強(qiáng)度、硬度以及熱穩(wěn)定性均明顯增強(qiáng)，彎曲強(qiáng)度隨著MoS2、PTW、TiO2含量的增加先增大后減小，而隨著SCF含量的增加逐漸增大。
　　干摩擦條件下，在高溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn)。結(jié)果表明:在添加劑的協(xié)同作用下，PEEK基高溫自潤(rùn)滑復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能得到提高。隨著SCF和MoS2含量的增加，復(fù)合材料的摩擦系數(shù)和磨損率先減小后增大;

4、隨著PTW晶須含量的增加，復(fù)合材料的摩擦系數(shù)和磨損率都逐漸降低;隨著TiO2含量的增加，復(fù)合材料的摩擦系數(shù)先減小后增大，而磨損率逐漸增大。當(dāng)添加劑SCF、MoS2、 PTW的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為10％、10％、15％時(shí)，復(fù)合材料摩擦學(xué)性能最優(yōu)，其摩擦系數(shù)和磨損率分別為0.25和1.65×10-8cm3·N-1·m-1。
　　相對(duì)于試驗(yàn)轉(zhuǎn)速和載荷，溫度改變對(duì)復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能影響較大。隨著溫度的升高，復(fù)合材料的摩擦系數(shù)先減小后增大，而磨