| 题名 | 干摩擦条件下混杂增强聚醚醚酮复合材料摩擦学性能研究 |
| 作者 | 马娜 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2011 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 隋国鑫 |
| 关键词 | 混杂增强聚醚醚酮复合材料 碳纤维 钛酸钾晶须 摩擦学性能 hybrid reinforced PEEK composite carbon fiber (CF) potassium titanate whiskers (PTW) tribology |
| 学位专业 | 材料学 |
| 中文摘要 | "聚醚醚酮（PEEK）是综合性能十分优异的特种工程塑料。作为结构材料使用时具有很高的比强度和比刚度。而作为耐磨材料，PEEK的摩擦系数低，耐磨性能良好，能在较广的压力、速度、温度和接触面粗糙度范围内保持卓越的耐磨损性能。但是纯PEEK在某些摩擦应用情况下还存在摩擦系数较大，不宜在高速摩擦环境下使用等缺点。为了使PEEK获得更加优异的摩擦学性能，通常采用加入填料进行复合的方法。 在一些情况下，微纳米填料的加入可进一步提高碳纤维增强复合材料的摩擦学性能，短碳纤维和微纳米填料在复合材料的摩擦过程中表现出一定的协同作用，使材料的耐磨性能得到很大提高。目前对于短碳纤维和晶须混杂增强复合材料的干摩擦学性能报道仍然较少，因此有必要对其进行研究。 本论文主要采用双螺杆挤出机熔融共混和注塑成型的方法制备短碳纤维（CF）、钛酸钾晶须（PTW）、聚四氟乙烯（PTFE）及石墨混杂增强聚醚醚酮复合材料（PEEK/CF/PTW），并系统的研究了该复合材料的摩擦学性能。 由于材料力学及热学性能与材料的摩擦学性能有密切关系，对材料的力学及热学性能也进行了考察。结果表明：PEEK/CF/PTW混杂增强复合材料具有优异的力学性能，能够保证其在苛刻条件下的使用。碳纤维和钛酸钾晶须对PEEK基体均能起到有效的增强作用，其中碳纤维是复合材料力学性能提高的关键因素。而纤维和晶须的加入对材料玻璃化转变温度、结晶度和熔点等热学性能影响不大。 研究发现：碳纤维和钛酸钾晶须对材料摩擦学性能均具有很好的增强作用，碳纤维作为PEEK/CF/PTW混杂增强复合材料在摩擦过程中的主要承载相，其状态对复合材料的摩擦学性能有十分重要的影响，在本研究中，碳纤维在摩擦过程中主要表现为减薄和破损。钛酸钾晶须的加入可以有效地减轻碳纤维上的应力集中；在摩擦过程中可在一定程度上避免碳纤维对对摩金属面的剧烈切削作用；实现对材料的微观增强，同时，摩擦过程中被碾碎的钛酸钾晶须可以有效保护碳纤维免于破坏。正是由于纤维和晶须之间的协同作用，使PEEK/CF/PTW混杂增强复合材料拥有比PEEK/CF和PEEK/PTW复合材料更加优异的耐磨性能和良好的稳定性，能适应在较为苛刻的条件下服役。 对摩擦过程中载荷和填料含量对PEEK/CF/PTW混杂增强复合材料摩擦学性能的影响进行了研究。结果表明：不同组分复合材料的摩擦系数和磨损率随载荷的变化趋势基本分成随载荷增加持续下降和先下降后上升两种；填料含量对混杂增强复合材料的摩擦学性能有十分重要的影响，碳纤维在低载荷条件下能更好的展现其对聚合物基体摩擦学性能的增强作用。钛酸钾晶须含量较低的复合材料在高载荷下表现出了良好的耐磨性能，而晶须含量较高的材料在低载荷下具有较低磨损率。" |
| 公开日期 | 2013-04-12 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://210.72.142.130/handle/321006/64392]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 马娜. 干摩擦条件下混杂增强聚醚醚酮复合材料摩擦学性能研究[D]. 北京. 中国科学院金属研究所. 2011. |
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