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添加La_2O_3對尼龍1010復合材料的硬度和摩擦磨損性能的影響

技術應用 | 來源:本網 | 發布日期:2018-03-20 查看次數:1991

核心提示:  稀土元素因其具有特殊的電子結構和物理化學性質,在材料科學中得到了廣泛的應甩在聚合物中添加稀土可做各種熒光材料、激光材料、磁性材料和射線防護材料等聚合物稀土改性可提高其導電性能、熱穩定性能和機械性能

  稀土元素因其具有特殊的電子結構和物理化學性質,在材料科學中得到了廣泛的應甩在聚合物中添加稀土可做各種熒光材料、激光材料、磁性材料和射線防護材料等聚合物稀土改性可提高其導電性能、熱穩定性能和機械性能等。目前稀土在摩擦學中的應用也得到了廣泛的重視,稀土化合物(CeOiLa23CeF3LaF3和Y2O3等)作為高溫潤滑劑潤滑油脂添加劑抗磨涂層添加劑和添加到合金中改善高溫摩擦磨損性能等都得到了較多的研究+7.但在聚合物中填充稀土化合物增強其減摩耐磨能力的研究則極為鮮見,考察了幾種稀土化合物填充聚四氟乙烯的摩擦磨損性能然而,稀土化合物填充不同聚合物中的減摩行為和減摩抗摩機理還有待于進一步的研究尼龍1010(PA1010)具有高強度、高韌性、耐高壓、尺寸穩定性良好等優點,已廣泛應用于機槭汽車造船、紡織儀表等工業部門,可用來代替有色金屬或其它材料,但其摩擦系數偏高,耐磨性能還有待于進一步提高本文作者考察了La23添加量對PA1010摩擦磨損性能的影晌1從圖中的曲線可以看出,復合材料的密度隨La23含量的增加而上升,尤其是La23含量在40%范圍內上升顯著,而其硬度則存在一個最高值,La23含量在15%范圍內硬度隨La23含量的增力口而上升,在15%~40%范圍內硬度隨La23含量的增加而下降La23含量為15%的復合材料硬度最高,其值為HRM1172 2La2Qb添加量對摩擦磨損性能的影響La23復合材料與黃銅配摩時的摩擦系數隨滑行距離的變化曲線如所示從這些曲線的變化可以看到一個共同的規律,即起始摩擦系數都較低,隨滑行距離的增加摩擦系數迅速上升,達到最高值后又略有下降并趨于穩定穩態摩擦系數隨La23含量的增加而下降取800m以后較穩定狀態下的摩擦系數的平均值為該材料的摩擦系數。示出了與黃銅配摩時La23添充量對PA1010摩擦系數和磨損率的影響。可以看出,磨損率和摩擦系數隨La23含量的變化有很相似的趨勢,La23含量在15%范圍內,隨La23含量的增加摩擦系數和磨損率下降迅速,La23含量超過15%時,摩擦系數和磨損率下降不顯著,有時還略有上升。純PA1010的磨損率是含La23的PA1010復合材料的31倍。

  2.3配副對摩擦磨損性能的影響PA1010-La23復合材料分別與黃銅和45鋼配摩的摩擦系數和磨損體積隨La2 3添加量的變化如所示。可以看出,不同的摩擦副下添加La23均能減輕PA1010的摩擦,降低其磨損,與黃銅配摩時的摩擦系數和磨損體積均高于與45鋼配摩2.4摩擦對偶表面形貌分析件黃銅環和45鋼環摩擦表面上的轉移膜形貌照片,比較可以看出復合材料在銅環表面上的轉移膜(a)沒有在鋼環上的轉移膜(b)連續致密。這與其和鋼環配摩時減摩與耐磨性能均好于和銅環配摩的現象相一致2.5討論中的試驗曲線表明,PA1010-La23復合材料與黃銅配摩時的摩擦系數隨滑行距離的變化曲線可分為3個階段,即:失水上升階段、轉移膜形成下降階段和穩定摩擦階段。在大氣環境中,PA1010-La23復合材料都有不同程度的吸水,吸水引起溶漲,削弱了PA1010分子間的氫鍵作用,使材料的剪切強度降低從中的曲線看到,所有樣品的起始摩擦系數都遠低于其穩態摩擦系數,說明吸水對摩擦行為有重要影響。隨著滑行距離的增加,摩擦熱使樣品不斷失水,摩擦系數迅速上升,達到最高值后,隨著滑行距離的繼續增加,轉移膜逐漸形成,摩擦系數下降并趨于穩定。

  與鋼環配摩時,磨屑為白色片狀。與銅環配摩時,磨屑呈顆粒狀,顏色為黑色將收集的磨屑放入鹽酸溶液浸泡,黑色消失,溶液變藍,證明磨屑中的黑色部分為氧化銅。這說明,由于摩擦熱的結果銅環摩擦表面發生了氧化銅環摩擦表面上脆硬和松散的氧2化銅很容易在摩擦過程中脫落而成為磨屑的一部分由于氧化銅的磨粒磨損作用,使復合材料與銅環配摩的磨損量比與鋼環的高La23稀土化合物具有六方層狀結構,有潤滑作用,加入PA1010后可減輕其與摩擦對偶粘著作用,使摩擦系數降低。稀土化合物在摩擦過程中會產生分解和發生摩擦化學反應摩擦化學反應會使原來轉移膜與金屬環之間的機械嚙合轉變為化學鍵合,增強了轉移膜與鋼環之間的結合力故在PA1010中添加稀土可顯著增加其耐磨能力。

  量的增加而提高,而其硬度是以添加15%La23的復合材料最高oi在干P條件下添加bookmark6 S土化合物可bookmark7顯著改善PA1010的摩擦磨損性能,綜合考慮機械及摩擦磨損性能,La23最佳添加量為13%.的摩擦磨損性能優于和黃銅環配摩故在無腐蝕環境應用中應盡量選擇與鋼環組成摩擦副


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