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聚四氟乙烯简称PTFE。由乙烯分子中的氢原子被氟原子取代后的衍生物生成的聚合物,其分子式为CZF4 ,或者CF,= CFZo 聚四氟乙烯的分子结合比较牢固以及没有支链,形成主链为C一C高能键、碳链外氟原子密布形成氟原子屏蔽的结构特点决定了PTFE具有优异性能,特别是摩擦学性能。但它的耐磨性很差。本试验就是通过在聚四氟乙烯中添加石墨粉(粒度在30一90 p.m之间)、白碳黑(工业用Si02粉末)和A12仇来提高其耐磨性,并研究其摩擦系数和磨损量与各填料含量的关系。
实验部分
试样制备:
实验所用材料基体为白色粉末状PTFE,填料有A12O、白碳黑(工业用Si02粉末)以及石墨粉。每种
填料加人量按质量百分比为10%,20%,25%,30%,40%与PTFE进行配比。
制备工艺如下:
配料→混料→冷压成型→烧结成型→锯切成长方体试样→粗磨→细磨
...... (详细内容请下载附件)
磨损过程主要受摩擦表面的机械作用,同时还要考虑表面物体之间的分子作用。这里的机械作用实际上就是物体间的摩擦力作用,而分子作用不仅包括分子间的吸附,还包括在环境介质和化学物质作用下的侵蚀作用。A120, 属于硬质颗粒,据文献报导:硬质填料对PTFE抗磨损能力的改善机理主要是对负荷的优先承载作用,按此机理,要使复合材料具有较好的摩擦学性能,填料必须在材料与对偶接触的一定厚度的基体层内有一定数量的分步,含量过少,复合材料表现的是PTFE基体的性质,过多则体现的是填料的性质。并且,在本实验中未加偶联剂,填料与基体的界面作用较弱,过多的A120, 填料会破坏材料总的机械性能。所以A120, 填充的PTFE复合材料的体积磨损量先随着A120, 含量增加而减小,当含量达到25%时磨损量又开始上升。白碳黑(工业用Si02粉末)颗粒较硬,由于在本实验中未加偶联剂,与PTFE的粘附力较差,且随含量增多,表现愈明显,即磨损量愈大,当含量达到30%(质量)时,材料性能恶化。而且本实验中使用的白碳黑是工业用的Si认粉末,不是纯Si02,里面含有大量杂质,所以导致加人后的摩擦磨损性能均降低。石墨是一种理想的润滑材料,与PTFE有着较好的粘附力。石墨填充的PTFE复合材料在与对磨偶件对磨时会在对磨金属表面形成摩擦转移膜,从而提高PTFE的耐磨性。随着石墨含量的逐渐增加转移膜的厚度增加,使得磨损量逐渐降低。所以不能用白碳黑(工业用Si02粉末)改性PTFE。当石墨的质量百分含量达到40%时,改性效果最好。
参考文献:
【1】刘家浚材料磨损原理及其耐磨性【Ml.北京:清华大学出版社,1993 .
【2】王晓波.等.Si 仇填充聚四氟乙烯复合材料的摩擦学行为研究Dl .润滑与密封,2002,(1):48一49.
【3】杨生荣,等.金属纤维增强PTFE基复合材料的摩擦学性能〔Jl.摩擦学学报,2002,18(1):66一70.
作者简介:贾良菊(1981一).女,江苏响水人,中国矿业大学03级在读硕士研究生,材料学专业. |
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