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改性纳米CaCO_3PP复合材料的性能研究

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-10-10  浏览次数:1 选择视力保护色:

[摘要]  中华不锈钢网据外媒报道:复D合0.材80料料学。f报xb.原位AI2O6片晶/C-TZP和SrO.6A12O3棒晶/Ce-TZP复合材料的制备与显微结构叶

  中华不锈钢网据外媒报道:复D合0.材80料料学。f报xb.原位AI2O6片晶/C-TZP和SrO.6A12O3棒晶/Ce-TZP复合材料的制备与显微结构叶建东,李红彦,吴建青,王迎军(华南理工大学无机材料系,广州510641)原位生成的片晶、Al2O3与SrCO3发生反应,原位生成的高度各向异性的棒晶,它们在基体中分布均匀,具有较大的纵横比烧结温度对片晶棒晶的大小和含量有明显影响。通过在基体中原位形成片晶或棒晶,材料的力学性能有明显的改善。
  
  基金项目:国防科技预研基金项目(9612温、耐腐蚀耐磨、机械强度和断裂韧性好等优点,可应用于机槭冶金、化工、军事等领域,有很好的应用前景然而在中高温条件下逐渐失去相变增韧作用,其力学性能严重衰减通过传统的方法复合强化可提高TZP陶瓷的中高温力学性能,但通过直接外加晶须或片晶复合强化往往会使其常温性能下降。而通过原位生长片晶强化,则有可能使其常温力学性能也得到提高。
  
  陶瓷复合材料传统的制备方法存在以下缺点:(1)需预先制备第二相增韧元;(2)增韧元分散不均匀,易形成大的结构缺陷,一般需要通过热压或热等静压实现致密化;(3)从商业上得到的晶须或片晶往往尺寸过大,易于在材料中产生大缺陷,导致强度下降,性能不稳定;(4)成本较高;(5)吸入晶须会损害人体健康而原位增韧是通过晶粒的各向异性生长或原位反应在基体中引入长晶或片晶,通过裂纹桥联、裂纹偏转、界面分离、长晶或片晶的拔出等机理来提高材料的力学性能,起到类似于晶须增韧的作甩原位引入的增韧元在基体中分布均匀,不会产生聚集,一般不影响烧结;可通过调整配方和工艺条件来控制长晶或片晶的大小;界面清洁,缺陷少。因此,在增韧的同时通常不会引起强度下降,往往强度也同时得到提高。如果将原位增韧和相变增韧结合起来协同增韧,就有可能进一步提高其整体力学性能通过在基体中加入A1OOH同时添加矿化剂或反应剂,在高温烧结过程中促进Al23晶粒的各向异性生长原位生长成Ai3片晶或Al23与反应剂反应生成铝酸盐棒晶,探索这种原位复合陶瓷材料的制备工艺条件,分析了材料的烧结性能,观察了材料的显微结构。
  
  聚四氟乙烯(PTFE)因具有摩擦系数极低、耐腐蚀性优异、使用温度范围很宽等优点,可被用作自润滑材料,但纯ptfe的磨损量极大,限制了其应用范围为此,人们对PTFE开展了大量的填充改性研究工作。
  
  中华不锈钢网据外媒报道:但是这种常规偶联剂表面处理方法并不是最理想的,不足以使玻璃纤维与PTFE基体具有良好的界面结合力,影响了PTFE复合材料摩擦磨损性能的发挥1.稀土改性玻璃纤维可以大大提高玻璃纤维增强PTFE复合材料的拉伸性能,这主要是由于稀土元素改性玻璃纤维表面能够有效地改善玻璃纤维与PTFE之间的界面结合力1.本文在这一研究基础上,探讨了稀土改性玻璃纤维对PTFE复合材料摩擦磨损性能的影响。
  
  2试验部分2.1原料与样品制备所选用的原料包括:聚四氟乙烯,上海氯碱化工总厂生产的SM021F型;玻璃纤维,直径9ll//m,南京玻璃纤维研究设计院生产;铅粉,300目;球形青铜粉,12目;中碳钢板,厚度约为l7mm;偶联剂,南京曙光化工总厂生产的SG-Si900型;稀土表面改性剂,自制试验所制备的PTFE复合材料是一种金属-塑料多层复合材料,它由钢背、烧结多孔青铜中间层和5wt%玻璃纤维及60wt%Pb粉填充的PTFE表层复合制成其主要制备过程为:首先,在钢背上烧结250.30mm厚的多孔青铜中间层;然后,在中间层上篼温烧结010.03mm厚的玻璃纤维和Pb粉填充的PTFE表层;最后,经轧制后制成样品制备样品前先对玻璃纤维进行表面改性,所使用的表面改性剂有:SGS(含l0wt%SG-Si900的酒精溶液)、RES(含稀土的酒精溶液)和SGS/RES(含1.0wt%SG-Si90及稀土的酒精溶液),玻璃纤维表面改性工艺见。所制备的试样及玻璃纤维表面改性状态见表1.表1试样和玻璃纤维表面改性状态2.2试验方法摩擦磨损试验在MMD-10端面磨损试验机上进行。试样尺寸为36mmx36mmx2mm;偶件为45钢环,其表面硬度为4853HRC,内径22mm,外径30mm,厚度13mm,与试样接触端面的表面粗糙度凡=060.8/rni.在室温采用油润滑方式;滑动速度为l.Om/s时,试验载荷分别为1、1500、2000和2500N;试验载荷为2500N时,滑动速度分别为0.2、0.4、0.6、0.8和1.0m/S;试验时间均为180min.摩擦系数通过测量摩擦力矩确定,利用热电偶测量摩擦表面温度,并均由MMD-10试验机自动记录。每次试验后测量试样的质量损失来检测磨损量。在CSM950型扫描电子显微镜(SEM)上观察试样磨损表面形貌3结果和讨论3.1摩擦磨损性能4种玻璃纤维填充的PTFE复合材料在油润滑条件下的摩擦系数和磨损量可以看出:与未经表面改性玻璃纤维填充的PTFE复合材料相比,表面改性降低了玻璃纤维填充的PTFE复合材料的摩擦系数和摩擦表面温度,而稀土表面改性玻璃纤维填充的PTFE复合材料的摩擦系数和摩擦表面温度最低。这表明稀土表面改性玻璃纤维填充的PTFE复合材料的摩擦性能最好。从表2还可以看出:与未经表面改性玻璃纤维填充的PTFE复合材料相比,经表面改性玻璃纤维填充的PTFE复合材料的耐磨性提高了,并且RES的减磨作用最明显,SGS/RES次之,SGS第三表2玻璃纤维填充的PTFE复合材料的摩擦磨损试验结果Table2Resultsoffrictionand 4种玻璃纤维填充的PTFE复合材料在油润滑条件下摩擦系数和磨损量随载荷的变化从可以看出:在油润滑条件下,4种玻璃纤维填充的PTFE复合材料的摩擦系数都随着载荷的增加而增大;从1000N到2500N,稀土改性玻璃纤维填充的PTFE复合材料的摩擦系数最小,减摩性能最好;而未经改性玻璃纤维填充的PTFE复合材料的摩擦系数最大,减摩性能最差。从可以看出:4种玻璃纤维填充PTFE复合材料的磨损量也都随着载荷变化规律相同,都随载荷的增加而增大;在固定滑动速度l.m/S条件下,载荷从1000N增大至2500N,经表面改性的玻璃纤维填充的PTFE复合材料的磨损量都比未经表面改性的玻璃纤维填充的复合材料的低,而稀土改性玻璃纤维填充的PTFE复合材料的磨损量都是最低的。这表明稀土改性玻璃纤维填充的PTFE复合材料在油润滑条件下具有优异的减摩耐磨性能。
  
  4种玻璃纤维填充的PTFE复合材料磨损表面形貌SEM照片3.2磨损表面形貌分析为4种玻璃纤维填充的PTFE复合材料在油润滑条件下磨损表面形貌的SEM照片。可以看出:未经改性玻璃纤维填充的PTFE复合材料磨损表面有犁沟痕迹,呈现出磨粒磨损的特征,并且玻璃纤维已露出摩擦界面((a))。这表明未经表面改性的玻璃纤维与PTFE的界面结合力很差,玻璃纤维没有起到有效增强作用,部分玻璃纤维存在于摩擦副之间,作为硬粒子刮擦复合材料表面,造成PTFE的大量磨损;偶联剂改性玻璃纤维填充的PTFE复合材料和偶联剂与稀土改性玻璃纤维填充的PTFE复合材料磨损表面上均有明显的裂纹区A((b)和(c)),前者磨损表面的裂纹存在于玻璃纤维区B附近,且裂纹较大,而后者磨损表面的裂纹较小,可见它们的磨损机理相同,均以疲劳磨损为主,这表明用表面改性剂SGS和SGS/RES改性玻璃纤维表面,不足以使玻璃纤维与PTFE基体具有良好的界面结合力;稀土改性玻璃纤维填充的PTFE复合材料的磨损表面较光滑((d)),只出现了轻微磨损,这是由于玻璃纤维经RES表面改性后极大地改善了玻璃纤维与PTFE基体之间的界面结合力,使界面性能得到有效发挥,抑制了PTFE的片状剥落和大规模转移,从而降低了摩擦,减轻了复合材料的磨损,同时提高了复合材料的抗塑性变形能力和承载能力。中华不锈钢网据外媒报道

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