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《河南科技大学》 2010年
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UHMWPE/CSW复合材料摩擦学性能研究

甘立慧  
【摘要】:超高分子量聚乙烯(UHMWPE)具有优良的自润滑性能、耐化学腐蚀和良好的耐磨性能,是一种综合性能优异的工程塑料。但作为摩擦材料,UHMWPE存在着表面硬度低、抗磨粒磨损性能较差等缺点。本论文工作选择了以硫酸钙晶须(CSW)为主要填料对UHMWPE进行了填充改性,以期在提高UHMWPE复合材料硬度的基础上改善其摩擦磨损性能。 本实验通过热压成型法分别制备了CSW、纳米氧化铝(nano-Al_2O_3)和nano-Al_2O_3/CSW二元复合填料的UHMWPE复合材料;利用QG-700型气氛高温摩擦磨损试验机考察了UHMWPE复合材料在干滑动摩擦条件下的摩擦磨损性能,着重研究了填料填充量对复合材料硬度、摩擦磨损性能的影响,以及速度、表面改性剂对UHMWPE复合材料摩擦磨损性能的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、三维轮廓测定仪(3D)对复合材料磨擦表面进行了形貌表征、成分分析及磨痕宽度测量,用邵氏硬度计测量了复合材料表面硬度。 研究结果表明:(1)CSW可以提高UHMWPE/CSW复合材料的硬度、耐磨损性能、并且降低了摩擦系数,在本实验条件下,CSW最佳填充量为20%;随着速度的增加,复合材料的磨损率逐渐降低,摩擦系数有所增加;随着填充量的增加,复合材料磨损机理由粘着磨损、塑性变形逐渐转变为轻微的磨粒磨损;CSW在UHMWPE基体中具有一定的异相成核作用。(2)填充nano-Al_2O_3可以起到增加UHMWPE复合材料硬度、降低其摩擦系数、改善摩擦磨损性能的作用,nano-Al_2O_3较佳填充量为20%,微观分析表明,UHMWPE/nano-Al_2O_3复合材料的磨损机理主要为粘着磨损,磨损表面还存在少量划痕。(3)nano-Al_2O_3与CSW混合填充UHMWPE具有协同作用,可以协同提高UHMWPE复合材料的硬度和耐磨损性能。CSW主要起着承载的作用,nano-Al_2O_3则起到弥散强化复合材料显微增强的作用。UHMWPE/3%nano-Al_2O_3+20%CSW复合材料的摩擦磨损性能最佳,在对偶件表面存在着较好的转移膜。以上研究结果表明,选用合适的填料协同填充改性是一种改善UHMWPE复合材料摩擦学性能较好的方法,值得进一步研究。
【学位授予单位】:河南科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TB332

【引证文献】
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【参考文献】
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【同被引文献】
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