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《粉状纤维增强ptfe复合材料的力学与摩擦磨损性能_顾红艳》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、顾红艳,等:粉状纤维增强PTFE复合材料的力学与摩擦磨损性能13*粉状纤维增强PTFE复合材料的力学与摩擦磨损性能顾红艳何春霞(南京农业大学工学院,南京210031)摘要以粉状SiC纤维、Al2O3纤维、高强碳纤维(CF)、中强CF、低强CF增强聚四氟乙烯(PTFE),研究了纤维种类、含量对PTFE力学和摩擦磨损性能的影响,用扫描电子显微镜(SEM)对试样拉伸断口形貌进行观察,探讨了复合材料的增强机理。结果表明,粉状SiC纤维、AlO纤维及CF均能提高PTFE的硬度和耐磨性;高强CF、中强CF23及Al2O3纤维能提高其拉伸强度;5种纤维均使
2、PTFE冲击强度下降,但PTFE/高强CF复合材料的冲击强度降幅较小;SEM分析表明,SiC纤维与PTFE的界面结合强度较低,界面出现了许多空隙,中强CF、高强CF、Al2O3纤维与PT-FE界面结合较好,拉伸断口处多数纤维与基体牢固粘附而难以拔出,PTFE/低强CF复合材料呈典型的脆性断裂特征。关键词粉状纤维PTFE复合材料力学性能摩擦磨损性能聚四氟乙烯(PTFE)具有优良的耐热性、耐腐蚀表1纤维材料的性能指标性及优异的减摩性和自润滑性,是一种重要的用于纤维种类平均直长径拉伸强拉伸弹性断裂伸密度/径/m比度/GPa模量/GPa长率/
3、%gcm-3滑动摩擦零件的复合材料基体,在化工、电子电气及SiC纤维2052.82701402.74机械等领域得到了广泛的应用。由于纯PTFE存在Al2O3纤维653.2370503.75着力学性能低、耐磨性能差等缺点而限制了其应用。高强CF1053.02301501.76[1-6]中强CF852.02001101.74多年来许多学者对PTFE进行了各种改性,以低强CF1851.51501201.74提高PTFE的综合性能,扩大其在各领域中的应用。冲击试验机:XJJ-5型,承德金建检测仪器有纤维材料具有高强度、高模量,耐热性和抗氧化性强限公司;等特点
4、,其中碳纤维(CF)密度小、比强度高、刚性磨损试验机:M-2000型,宣化材料试验机厂;好,可耐2000高温,耐磨性能好,由于CF组成中光电分析天平:TG328A型,上海天平仪器厂;90%以上为碳,因此具有一定的润滑性及较小的摩扫描电子显微镜(SEM):LEO-1530VP型,德擦系数;SiC纤维的耐热性和抗氧化性均优于CF;国LEO公司。Al2O3纤维高温抗氧化性优良,是近年来备受重视[7]1.3试样制备的无机纤维。首先用无水乙醇将钛酸酯偶联剂按质量比11为提高PTFE的综合性能,笔者分别以粉状SiC稀释,偶联剂的用量为填料质量的1%左右,在高
5、速纤维、Al2O3纤维、高强CF、中强CF、低强CF来增强搅拌粉状纤维的条件下,雾状喷入经稀释后的偶联PTFE,并研究了纤维种类、含量对PTFE性能的影剂,然后继续搅拌10~15min,后将溶剂烘干备用。响。将经偶联剂处理后的粉状纤维分别按质量分数1实验部分3%、5%、7%、9%加入到PTFE中,制成纤维增强1.1主要原材料PTFE复合材料试样,其工艺流程见图1。PTFE:粒径20~30m,济南化工厂;粉状SiC纤维、Al2O3纤维、高强CF、中强CF、低强CF:辽宁安科活性碳纤维应用技术开发公司,其性能见表1。1.2仪器、设备电子万能试验机:
6、CSS-44100型,长春试验机图1复合材料制备工艺流程图研究所有限公司;洛氏硬度计:HR-150A型,山东掖县材料试验*高等学校博士学科点专项科研基金项目(20060307002)机厂;收稿日期:2009-03-1014工程塑料应用2009年,第37卷,第6期1.4性能测试强度为30.0MPa,是纯PTFE的1.36倍。而低强拉伸性能按GB/T1040-1992测试;CF、SiC纤维增强PTFE复合材料的拉伸强度随纤维洛氏硬度按GB/T9342-1988测试,其压头钢含量的增加呈先下降后上升的趋势。球直径为12.7mm,压力为588N,加载
7、30s;PTFE/纤维复合材料的断裂伸长率见表4。缺口冲击强度按GB/T1043-1993测试;表4PTFE/纤维复合材料的断裂伸长率%磨损性能按GB/T3960-1983测试,磨损试验纤维质量分数/%纤维种类03579机转速为200r/min,干摩擦,对偶件为硬度50HRCSiC纤维300200162183208#的45钢环,其摩擦表面粗糙度为0.08~0.12m,Al2O3纤维300205200224256磨损时间均为30min,载荷为200N,用光电分析天低强CF300182135155203中强CF300239210233260平比较试样
8、试验前后的磨损量;高强CF300203170190210拉伸试样断口表面喷金处理后,采用SEM
