碳纤维/聚醚醚酮(CF/PEEK)复合材料摩擦磨损性能及抗摩擦静电特性研究

利用真空热压烧结技术制备了不同碳纤含量的碳纤维/聚醚醚酮(CF/PEEK)复合材料,采用热导率分析仪和热重测试仪对材料的热学性能进行表征,并利用多功能摩擦磨损试验机、三维形貌轮廓仪、扫描电子显微镜和摩擦静电计对材料的摩擦磨损性能和抗摩擦静电性能进行分析。分析结果表明:随着CF添加量的增加,复合材料摩擦因数、磨损率和摩擦静电电压先降低后升高,当CF添加量(质量分数)为20%时,摩擦因数、磨损率和摩擦静电电压达到最低,分别为0.247、5.6×10^(-6)mm/(N·m)和3.3 V,证明此种方法制备的20%CF/PEEK材料具有优异的摩擦磨损性能和抗静电性能。CF/PEEK复合材料磨损机理以黏着磨损为主,并且伴随着轻微的磨粒磨损。

PEEK及其PEEK/CF复合材料的高温摩擦磨损性能

聚醚醚酮(PEEK)因其独特的结构而具有优异的综合性能,但纯PEEK材料因耐磨性能较差限制了其更广泛的应用,可通过填充改性来提高PEEK的摩擦磨损性能。利用真空热压烧结技术制备了纯PEEK及碳纤维(CF)增强聚醚醚酮(PEEK/CF)复合材料。采用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、热重分析等表征手段对材料的结构、力学性能和热学性能进行表征,并利用多功能摩擦磨损试验机、三维轮廓仪、扫描电子显微镜等对材料的高温摩擦磨损性能进行表征和分析。结果表明,CF的加入并没有改变PEEK的结构。与纯PEEK材料相比,PEEK/CF复合材料的硬度稍有增加,拉伸性能有所降低。PEEK材料的磨损率先降低后增加,然而PEEK/CF复合材料的磨损率先增加后降低。在相对较低环境温度条件下,PEEK及PEEK/CF复合材料的磨损机理为磨粒磨损和黏着磨损;在200℃高温条件下,纯PEEK材料表现为黏着磨损和疲劳磨损,而PEEK/CF复合材料为轻微的黏着磨损。

聚酰亚胺复合材料改性方法优化其摩擦学性能的研究进展

聚酰亚胺复合材料是一种常见的摩擦材料,具有良好的抗磨减摩性能。通过总结近几十年来聚酰亚胺复合材料的摩擦学性能的研究情况,综述纤维、晶须、固体润滑剂、纳米材料填充改性、聚合物共混的改性方法,分析并讨论不同改性方法对聚酰亚胺复合材料摩擦学性能的影响。指出对于聚酰亚胺摩擦学研究所面临的问题,并展望未来聚酰亚胺复合材料在摩擦磨损方面的发展方向。

石墨/聚醚醚酮复合材料的制备及其性能研究

采用快速热压烧结法制备了纯聚醚醚酮(PEEK)及石墨改性聚醚醚酮(GP/PEEK)复合材料。对比探究了纯PEEK和GP/PEEK复合材料的硬度、导热性能、摩擦学性能及抗摩擦静电性能等。结果表明:GP的加入虽会降低GP/PEEK复合材料的邵氏硬度,但显著提高了GP/PEEK复合材料的导热系数。同时,GP的加入也会影响复合材料的摩擦学性能。GP/PEEK复合材料的摩擦因数均低于纯PEEK材料,当石墨质量分数为15%时,15%GP/PEEK复合材料的减摩性较纯PEEK提高了59.5%;但GP/PEEK复合材料的耐磨性较纯PEEK下降。GP/PEEK复合材料的磨损机制以粘着磨损和磨粒磨损为主。当石墨质量分数15%时,15%GP/PEEK复合材料的摩擦静电现象几乎全部消失。

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。

添加纳米TiC对Mo_(2)BC复合材料力学性能和摩擦学行为的影响

本文以Mo_(2)BC粉为原料,纳米TiC粉为添加相,采用快速热压烧结技术制备了Mo_(2)BC-TiC陶瓷复合材料。研究了添加质量分数5%的纳米TiC对Mo_(2)BC-TiC复合材料的微观组织、力学性能和摩擦学性能的影响。结果表明:添加质量分数5%的纳米TiC可以显著改善Mo_(2)BC陶瓷的烧结性能和微观组织,提高其力学性能。添加纳米TiC后,复合材料的相对密度、维氏硬度、弯曲强度、压缩强度和断裂韧性可以分别达到98.9%、18.1 GPa、480.5 MPa、2.9 GPa和4.1 MPa·m^(1/2)。Mo_(2)BC-TiC复合材料的断裂方式主要是穿晶断裂。Mo_(2)BC-TiC复合材料还表现出了良好的摩擦磨损性能,摩擦因数为0.42,磨损率为0.6×10^(-5)mm^(3)/(N·m)。

毕业设计教学实践——以材料化学专业为例

毕业设计作为材料化学专业的一个重要实践教学环节,在培养学生实践动手能力,分析解决问题能力,团结协作意识与创新能力等方面起着至关重要作用,结合我校本专业的特色及人才培养目标,从毕业设计选题,学生认知,过程监控,多维评价机制等多元化举措方面进行改革与实践,培养学生多元化能力,为培养高层次创新人才打下坚实的基础。

多壁碳纳米管/聚醚醚酮(MWCNT/PEEK)复合材料的制备及其性能研究

采用热压烧结法制备了纯聚醚醚酮(PEEK)及MWCNT/PEEK复合材料.通过表征发现:导热系数、密度、硬度及热稳定性随多壁碳纳米管(MWCNT)含量的增加而增大.系统研究了载荷、速度及不同MWCNT含量对复合材料摩擦学性能和磨损机理的影响.结果表明,MWCNT可显著降低复合材料的摩擦系数和磨损率.在固定转速200 r/min,载荷为40和80 N,MWCNT质量分数为1%条件下,摩擦系数和磨损率最低,摩擦系数分别为0.241和0.235,磨损率分别较纯PEEK降低了60%和56%.当载荷增加到100 N,MWCNT质量分数为2%时,摩擦系数最低,磨损率较纯PEEK降低89%.固定载荷40 N,转速为400 r/min时,1%MWCNT/PEEK复合材料的磨损率最低,较纯PEEK降低了89%.当转速增大至600 r/min,2%MWCNT/PEEK复合材料的磨损率较纯PEEK降低了85%.固定转速200 r/min、载荷为40 N,MWCNT的质量分数较低时(<2%),MWCNT/PEEK复合材料的磨损机理主要是黏着磨损,MWCNT的质量分数(≥2%)较高时,磨损机理发生黏着磨损和塑性变形;载荷增加到80 N,低MWCNT含量复合材料主要发生黏着磨损和磨粒磨损;载荷增加到100 N时,高MWCNT含量复合材料磨损机理为黏着磨损、磨粒磨损和塑性变形共存.固定载荷40 N,转速为400 r/min时,低MWCNT含量复合材料也发生黏着磨损和磨粒磨损;转速为600 r/min时,高MWCNT含量复合材料磨损机理也为黏着磨损、磨粒磨损和塑性变形共存.

碳纤维改性PEEK复合材料摩擦学性能及其应用研究进展

简要介绍了国内外碳纤维(CF)改性聚醚醚酮(PEEK)复合材料摩擦磨损性能的研究进展,分析了不同因素对CF/PEEK复合材料摩擦磨损机制的影响,简述了CF/PEEK复合材料在不同领域的应用研究,最后展望了CF/PEEK复合材料在未来的研究方向。

滑滚比对Cu/Cu对滚配副载流摩擦性能的影响

滑滚比是影响滚动接触的重要因素,本工作在不同滑滚比条件下研究了纯铜滚动载流摩擦磨损性能。结果表明:随着滑滚比的增加,平稳后对滚配副的载流摩擦系数增大,接触电阻先降低后趋于稳定,表面磨痕宽度增加。作为对比,同等滑滚比下无电流时对滚配副的摩擦系数变化规律不变但数值更低。随着滑滚比的增加,载流摩擦副表面疲劳程度加剧,次表层塑性变形更明显,表面氧化程度随着材料疲劳剥落而降低。有、无电流的对比结果显示,电流促进表面疲劳和次表层塑性变形,可能与电阻热导致的材料弱化有关。总之,滑滚能够提升导电能力但会引起疲劳损伤,电流的介入也加剧了同等滑滚比下的材料损伤。如何控制滑滚比是未来滚动导电旋转关节设计的关键难题。

陈皮中橙皮苷的溶剂热法提取工艺及检测方法的研究

以橙皮苷得率为指标,采用溶剂热法提取陈皮中的橙皮苷,通过单因素实验考察了提取温度、乙醇浓度、液料比以及提取时间对橙皮苷得率的影响。在此基础上,利用正交实验法对溶剂热法提取工艺进行了优化。结果表明:提取时间对橙皮苷的得率影响最大,其次是提取温度。优选的橙皮苷提取条件为:提取温度120℃,乙醇浓度60%,液料比70∶1 m L·g-1,提取时间45 min,在上述条件下测得橙皮苷得率为6.07%±0.03%。同传统的乙醇回流法相比,溶剂热法的提取时间缩短了近70%,橙皮苷得率约提高1倍。

不同摩擦条件对PEEK、CF/PEEK复合材料摩擦学性能及其抗静电性能的影响

采用快速热压烧结法制备了聚醚醚酮(PEEK)及碳纤维改性聚醚醚酮(CF/PEEK)复合材料。利用多功能摩擦磨损试验机UMT-2对所制备的纯PEEK及CF/PEEK复合材料进行摩擦性能表征,系统研究载荷和速度对PEEK及其复合材料摩擦学性能、磨损机理及抗静电性能的影响。利用三维形貌仪、扫描电子显微镜、静电测试仪等手段对材料磨损表面及摩擦静电进行分析和表征。结果表明:随着载荷的增加,PEEK和CF/PEEK达到稳定阶段的平均摩擦系数先降低后增加;PEEK和CF/PEEK复合材料表面磨损率逐渐增大,施加载荷为100N和125N时,纯PEEK材料表面磨损失效,磨损机制以粘着磨损为主向疲劳磨损为主转变。随着速度的增加,PEEK平均摩擦系数先增加后降低,CF/PEEK平均摩擦系数先略微降低后逐渐增加;PEEK和CF/PEEK复合材料表面磨损率先降低后增加;在低速条件下,磨损机理以磨粒磨损为主,高速条件下,磨粒磨损和粘着磨损共同存在。PEEK和CF/PEEK复合材料表面摩擦静电分别随着载荷、速度的增加而逐渐增加。

钨酸铋的制备及其光降解有机污染物的研究进展

钨酸铋(Bi_(2)WO_(6))是一种新型高效的可见光催化剂,具有氧化性强、耐光腐蚀、无毒无污染等优点。近年来研究发现,Bi_(2)WO_(6)的合成方法与其光催化性能密切相关。因此,结合国内外对Bi_(2)WO_(6)在光催化领域的研究进展,对其合成方法和光降解有机污染物方面的研究进行了综述,以期为Bi_(2)WO_(6)的设计、合成提供参考。

低速柴油机推进轴系频域稳态扭转振动分析

以载重10000 t低速柴油机推进轴系为研究对象,创建其当量系统模型。基于系统矩阵法对推进轴系进行自由振动分析,求得扭转振动固有频率和振型。研究柴油机在全转速下的气体和往复惯性激励力矩,针对推进轴系在柴油机和螺旋桨共同激励下的频域稳态扭转振动响应特性进行计算,求得推进轴系扭转振动的主谐次、共振转速点和推进轴系各部件的应力值。结果表明,推进轴系在低阶频率振动时气缸和中间轴振幅较大,推进轴系应力远小于材料的屈服强度,船舶能够安全稳定航行,同时为推进轴系时域瞬态扭转振动研究打下基础。

《材料概论》课程教学改革与实践

结合河南科技大学化工与制药学院的实际情况和"材料概论"课程的特点及教学中存在的问题,从教学内容、教学方法、教学手段、考核方式等方面进行了教学改革和实践,并取得了良好的教学效果。

C/N共掺MoS_2复合薄膜的微结构及其摩擦特性研究

采用射频磁控溅射法,在氩和氮混合气氛下共溅射二硫化钼和石墨靶制备不同石墨靶溅射功率的C/N共掺MoS_2复合薄膜(MSCN).通过EDS、XPS、SEM和TEM对薄膜的成分及微观组织结构进行分析;利用纳米压痕仪,高真空摩擦试验机和UMT-2摩擦试验机分析薄膜的力学和摩擦学性能,并探讨了C/N共掺及对薄膜结构、力学和摩擦学性能的影响.结果表明:MSCN复合薄膜中的C含量随着石墨靶溅射功率的增加而增加;C/N共掺使得薄膜结构致密平整;当石墨靶溅射功率350 W时,薄膜呈现自形成纳米多层结构,该结构的出现使得薄膜最高硬度可达9.76 GPa,并且在高真空和大气环境下相比纯MoS_2薄膜表现出更低的摩擦系数以及良好的高耐磨性.

可见光催化剂钒酸铋的可控合成及性能研究

采用微波水热法,以BiVO_3·5H_2O和NH_4VO_3为原料,通过调控前驱液pH可控合成了不同晶体结构的可见光催化剂BiVO_4。利用X射线衍射(XRD)、紫外–可见漫反射(UV-Vis)、拉曼光谱(Raman)和场放射扫描电镜(SEM)等手段对所制备的样品进行了表征和分析,探讨了不同晶体结构BiVO_4的形成机理;同时以亚甲基蓝和一氧化氮为降解对象,考察了样品的光催化性能。结果表明,当前驱液pH为3～5时,制备的BiVO_4为四方锆石结构(z-t),形貌为微米球;前驱液pH小于2或大于7时,制备的BiVO_4为单斜白钨矿结构(s-m),形貌为多面体。这可能是由于前驱液pH的变化,致使前驱液中钒酸根离子和铋离子的存在形式发生了转变,进而影响BiVO_4的形成历程,使得BiVO_4样品的晶体结构、形貌、晶面裸露以及VO_4四面体等发生了改变。光催化试验结果表明, BiVO_4(s-m)光催化活性优于BiVO_4(s-t)。当前驱液pH为9时,制备的BiVO_4(s-m)样品由于结晶度高、(040)晶面暴露率高和VO_4四面体畸变程度大,表现出优异的光催化活性。

电流对载流摩擦副材料损伤行为的影响

载流摩擦过程中材料的损伤行为是影响载流摩擦副寿命的关键。采用纯铜与QCr0.5配副,研究纯铜材料的载流磨损行为。结果表明,载流条件下磨损行为仍然包括无电条件下的主要磨损行为;电流的介入导致磨损行为发生变化,在载荷50 N、滑动速度10 m/s条件下,电流从0增加到50 A时表面温度增加5.6-7.2倍;且摩擦表面严重粗糙化,发生剧烈不均匀塑性变形,在载荷70 N、滑动速度20 m/s、电流60 A条件下,其变形层厚度约180μm;电流还直接导致材料的损伤,主要包括熔融和喷溅。

高速摆动下PTFE编织复合材料干摩擦研究

利用高速摩擦试验机对PTFE编织复合材料进行干摩擦试验,研究不同条件(载荷、速度和湿度)下PTFE编织复合材料干摩擦磨损性能;并利用扫描电子显微镜对不同条件下的磨屑形貌进行分析。结果表明:单因素变化条件下,摩擦因数随载荷和相对湿度的增大而减小,随摩擦速度的增大而增大;磨损量随载荷和速度的增大而增大,但相对湿度的增加可降低磨损;载荷及速度的增加显著影响材料磨损状况。

MoS_x掺杂DLC薄膜的摩擦磨损行为Ⅱ:速度的影响

采用RF-PECVD与磁控溅射复合技术制备了MoSx掺杂的DLC(a-C:H:Mo:S)薄膜,并对其组成、表面形貌、纳米硬度及热稳定性进行了分析.在QG-700摩擦试验机上考察了其在不同滑动速度下的摩擦行为.通过对摩擦表面的光学显微观察、扫描电镜(SEM)观察及能谱(EDS)分析,简单探讨了其摩擦磨损机理.结果表明:随着速度的增加,a-C:H:Mo:S/Si3N4体系的摩擦系数先升高后降低,而磨损率则表现出相反的变化趋势.分析认为摩擦系数的升高与高湿度下薄膜表面的氧化反应有关,而降低则主要是由于石墨化所致.