GF织物增强PTFE复合材料全寿命磨损机理

采用MYB-500高频高压摆动摩擦磨损试验机,对玻璃纤维织物增强聚四氟乙烯(GF/PTFE)自润滑复合材料进行全寿命磨损测试,研究材料自润滑性能和损伤特征,通过微观检测方法分析磨损产物和摩擦表面,探讨影响材料自润滑稳定性和寿命的关键因素。结果表明,GF/PTFE自润滑复合材料的寿命周期具有明显的阶段性特征,根据摩擦因数和磨损厚度变化可分为磨合、稳定及失效三个阶段。摩擦因数和摩擦温度的实时监测能够有效反映材料的自润滑性能及寿命阶段,磨损量的变化及磨损表面的分析则表明材料磨损具有显著的非均匀性。根据材料失效后的表面磨损机理推断,材料初始厚度的不均匀性对其磨损过程中损伤的不一致性及寿命具有关键影响。因此,通过改进固化工艺,能够有效延长材料寿命周期中的稳定阶段,提高材料使用寿命。

PTFE填充铜网复合材料损伤过程研究

为了研究聚四氟乙烯(PTFE)填充铜网复合材料的摩擦磨损性能以及细观损伤机制,使用往复摩擦磨损试验机对其进行全寿命磨损测试,并用扫描电子显微镜、光学显微镜和三维形貌仪对材料摩擦面及磨屑进行表征。结果表明:PTFE填充铜网复合材料全寿命(202 h)磨损过程主要分为磨合、稳定磨损和严重磨损3个阶段;在前20 h磨合阶段,摩擦因数逐渐升高,高载荷下大量的PTFE被挤出导致磨损率较大,同时转移膜生成,失效形式主要为机械剪切力下的剥落。在20~190 h稳定磨损阶段,摩擦因数先降低再升高且波动较大,磨损率趋于稳定,磨损机制主要为磨粒磨损,磨屑由层片状向粉末状转变,材料摩擦面粗糙度逐渐降低且磨损不均匀。通过微观表征,发现铜网编织结点与凸峰处磨损严重,通过受力仿真分析,发现铜网编织结点与凸峰处有应力集中现象,与试验中磨损严重的区域正好相对应,试验与数值模拟相关联。在190~202 h严重磨损阶段,摩擦因数和磨损量进一步升高,材料的耐磨性能与润滑性能急剧下降,最后材料被磨穿失效。

不同加速应力下PTFE/Kevlar编织衬垫寿命及摩擦学性能研究

自润滑编织衬垫是自润滑关节轴承中的关键材料,其摩擦学性能及服役寿命直接影响关节轴承的可靠性及寿命.为解决衬垫寿命评价周期长和效率低问题,本文中以PTFE/Kevlar编织衬垫为研究对象,分别以载荷和频率作为加速应力,对PTFE/Kevlar编织衬垫进行加速寿命试验研究,并用扫描电子显微镜和光学显微镜对磨屑及不同阶段衬垫表面进行表征,获得载荷20~50 MPa和频率5~10 Hz下衬垫的加速寿命与不同阶段的磨损特征,通过最佳线性无偏估计法及最小二乘法建立威布尔-逆幂律加速寿命模型.研究结果表明:PTFE/Kevlar编织衬垫的磨损过程主要分为轻微磨损、稳定磨损和剧烈磨损3个阶段.相比于载荷,频率对不同阶段衬垫摩擦学行为的影响更为复杂,对加速模型的精度影响更大.以载荷为加速应力的加速寿命模型实际可靠度为98%,而以频率为加速应力的加速寿命模型实际可靠度仅为78%.在加速载荷为20~50 MPa条件下,实现衬垫的寿命预测及可靠性估计.