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硅灰石填充尼龙1010复合材料摩擦磨损性能

来源:江西奥特     发布日期:2018-12-18   |    加入收藏

针状硅灰石

聚合物及其复合材料在理论工程中越来越多的作为机器零件运用,对有相对运动和承力场所而言,要求材料的耐磨性和力学功用也日渐提高,制备减摩耐磨性良好的聚合物及其复合材料也日益遭到注重。有相对运动的零件的接触表面在力的作用下,肯定有摩擦,从而构成磨损。材料的摩擦学功用肯定要遭到力学功用的影响,弄清两者之间的关联性有助于聚合物及其复合材料的结构设计、配方设计和制备工艺设计,从而满足运用要求和提高运用质量。尼龙(PA)1010作为我国特有的工程塑料,有很多优异的功用而被普遍运用,作为齿轮、轴承等受力且有相对运动机器零件材料运用时,要求其具有优秀的耐磨性。刘玉坤等经过熔融共混进程制备了PA1010/硅灰石复合材料,已讨论了硅灰石的填充量对PA1010的挤出和注塑工艺、力学功用和热功用的影响。笔者主要研讨其摩擦磨损功用,经过扫描电子显微镜(SEM)分析其磨损机理,讨论力学功用和耐热性与摩擦学功用间的相关性。针状硅灰石粉

01实验原料PA1010:熔点205℃硅烷偶联剂:KH-550硅灰石:长径比小于15:1,长度约20μm02试样制备硅灰石经硅烷偶联剂改性后,与PA1010按一定量在高速捏合机中混匀,然后熔融挤出制备硅灰石填充PA1010复合材料[8],根据功用测试要求注射成型试样。复合材料中硅灰石的质量分数区分为10%,20%,30%,40%,50%,60%和70%。03结果与讨论摩擦系数和磨损量图1为PA1010及其复合材料的摩擦系数随着时间的变化曲线。纯PA1010的摩擦系数最大,坚定也较大,抵达摩擦动摇的时间较长,即跑和时间(摩擦末尾到摩擦动摇的时间)较长。随着硅灰石的参与,摩擦系数不时减小,且很快地进入摩擦动摇期。a—硅灰石质量分数为0%,10%,20%,30% 的PA1010/硅灰石复合材料;b—硅灰石质量分数为0%,40%,50%,60%,70% PA1010/硅灰石复合材料  不同硅灰石含量的PA1010/随硅灰石含量的添加摩擦系数逐渐降低,纯PA1010的摩擦系数为0.53,硅灰石质量分数由10%添加到70%,摩擦系数几乎呈线性下降,当硅灰石质量分数为70%时,复合材料的摩擦系数降到了0.29,只需纯PA1010摩擦系数的54.7%,这说明硅灰石的参与大幅度降低了PA1010的摩擦系数,清楚改善了PA1010 的耐磨功用。针状硅灰石

PA1010/硅灰石复合材料的体积磨损量随硅灰石含量的添加而减小,纯PA1010的体积磨损量为1.76mm3,当硅灰石质量分数为10%时,磨损量只需0.72mm3,只需纯PA1010的40.9%;而当硅灰石质量分数为70%时,PA1010/硅灰石复合材料磨损量最小,为0.20mm3,仅为纯PA1010的11.4%。所以硅灰石的参与可大幅改善PA1010的耐磨性。图2 PA1010/硅灰石复合材料摩擦系数与硅灰石含量的关系  PA1010/硅灰石复合材料体积磨损量与硅灰石含量的关系摩擦磨损机理分析经过磨损表面的形貌分析磨损机理,可为材料的改性方法提供实践依据。采用SEM观察了纯PA1010及其PA1010/硅灰石复合材料的摩擦表面。(a)(b)(c)a—纯PA1010 ;b—硅灰石质量分数为20% 的PA1010/硅灰石复合材料; c—硅灰石质量分数为70% 的PA1010/ 针状硅灰石粉

  纯PA1010 及PA1010/硅灰石复合材料的摩擦面,纯PA1010的磨损表面受损严重,凹凸不平,存在着清楚的粘着和熔融现象,清楚存在有胶合后的撕裂痕迹。这说明PA1010在摩擦进程中主要存在粘着磨损和疲劳磨损。随着摩擦时间的延伸,摩擦面间末尾发作摩擦热,并且随着摩擦的中止,摩擦接触面处温度不时降低,当温度降低到接近PA1010熔融温度时,试样末尾有熔化现象,发作熔体活动,从而使摩擦球与PA1010之间粘着在一同,粘着点在往复摩擦的进程中被进一步撕裂,加剧粘着磨损现象。摩擦面接触处的PA1010基体所受应力抵达受压屈服极限时,试样发作形变,使得试样受力增大,最终PA1010基体发作应力开裂而进一步出现疲劳磨损。由图4b和图4c可看出,参与硅灰石的复合材料的摩擦磨损表面较为平整光滑,硅灰石含量越高,复合材料的磨损面越平整,图4c中基本上只观察到较为纤细的犁沟现象。无机刚性硅灰石的参与增大了复合材料的承载力,耐磨性增强,这也与摩擦系数和磨损量的降低结果相契合。摩擦磨损功用与力学功用的关系前面已分析,随硅灰石含量的添加,摩擦系数和磨损量逐渐降低,由前期打工可知,PA1010/硅灰石复合材料的拉伸弹性模量也清楚提高。硅灰石质量分数区分为0,10%,20%,30%,40%,50%,60%,70%的PA1010/硅灰石复合材料摩擦系数和磨损量与拉伸弹性模量的关系曲线。拉伸弹性模量越大,摩擦系数和磨损量越低。拉伸弹性模量表征了材料的硬度,拉伸弹性模量越大,材料越硬,摩擦面不易受损,耐磨性越好。针状硅灰石

04结论(1)硅灰石的参与,分明降低了PA1010与钢材间的摩擦系数和磨损量,抵达摩擦动摇的时间延伸。(2)纯PA1010主要为粘着磨损和疲劳磨损,并伴随着大批的磨粒磨损,随硅灰石的参与磨损减轻,当硅灰石的质量分数为70% 时只需纤细的犁沟现象。(3)硅灰石含量越多,复合材料的拉伸弹性模量越大,热变形温度越高,摩擦系数和磨损量越低,复合材料的耐磨性越好。

 
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