PET_SiO_2纳米复合材料摩擦性能和热稳定性能研究

聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）在非纤领域已经得到了广泛的应用，特别是在工程材料领域受到青睐。PET作为工程材料使用时，其热稳定性能和摩擦性能是衡量材料性能优劣与否的重要指标。本文以原位聚合法合成的PET和PET/SiO 纳米复合材料作为研究体系，通过测定复合材料的2热失重、热膨胀及摩擦量和摩擦系数等手段，对体系的热稳 (a) (b)

定性和摩擦性能进行了研究。

一、实验部分

1、主要原料及设备

主要原料：对苯二甲酸（TPA）；正硅酸乙酯(TEOS)(AR)；乙二醇EG(EG)；丙酮（AR）；盐酸（AR）；乙二醇锑（工业级）；亚磷酸三苯酯（CP）；苯酚（A R）；四氯乙烷（AR）；普通氮气；高纯氮气。

主要设备：日本岛津TG-40热分析仪；德国NETZSCH公 (c) (d)

图1 PET/ SiO 纳米复合材料摩擦表面的SEM照片司生产的DIL-402PC 热膨胀仪；上海工业大学附属工厂生产22、热失重分析

MM200型磨损试验机；日本JEOL公司JSM-6380LV型扫描电为了了解复合材料的热性能，实验对合成的复合材料试镜。

样进行了TG分析测试。图2为纯PET和PET/SiO 纳米复合材2、样条的准备

2料的热失重曲线，表2是纯PET及PET/SiO 纳米复合材料的热用原位聚合法合成PET/SiO 纳米复合材料，将复合材料22失重参数。从表2可以看出，复合材料的起始降解温度及最制成样条，用于摩擦性能和热稳定性能研究。

大失重速率温度(Td)随纳米SiO 用量的增加而增加。当用量3、摩擦性能测试

2采用上海工业大学附属工厂生产MM200型磨损试验机、为3%时，复合材料的起始降解温度及最大失重速率温度分日本JEOL公司JSM-6380LV型扫描电镜，样品断面喷炭，进别较纯PET提高约12℃及11℃。这表明SiO 的加入提高了2行材料的摩擦性能研究。

PET/SiO 纳米复合材料的热稳定性。这是由于PET/SiO 纳米224、热失重分析

复合材料中的SiO 粒子在聚对苯二甲酸乙二醇酯基体中起到2采用日本岛津TG-40热分析仪，升温速度10℃/min，扫了物理交联点的作用，在一定程度上抑制了PET分子链的持描范围30℃～750℃，N 流速10 ml/min。

2续热降解过程，从而提高了复合材料的热稳定性。随着5、热膨胀分析

SiO 含量的增加，交联点的数目增多，受到抑制的PET分子2采用德国NETZSCH公司生产的DIL-402PC 热膨胀仪，链段也增多，较高的交联密度使得复合材料的热分解温度升进行材料的热膨胀性能测试，样品尺寸：25 mm×4 mm×高。

4mm

二、结果与讨论1、摩擦性能分析

摩擦系数的测试，采用如下公式进行计算：

μ= M/r·F，其中：F为载荷，150N；r为转轮半径，2cm；M为力矩，时间：40min；转速：180转/秒。

表1列出了不同SiO 含量的PET/SiO 纳米复合材料的磨损22 表2 纯PET及复合材料的热失重参数

量与摩擦系数。图1是（a）纯PET及不同SiO 含量的2PET/SiO 纳米复合材料（b：SiO 1%，c：SiO 2%，d：SiO 22223%）摩擦表面的SEM照片。

从表1结果可以看出，PET/SiO 纳米复合材料的磨损量2和摩擦系数相对于纯PET都有不同程度的降低。由图1 (a)可见，纯PET表面比较粗糙，有严重的塑性变形，主要是由于聚合物与对偶件面的紧密接触，在高速运转下产生摩擦热， 图2 纯PET及PET/ SiO2纳米复合材料TG曲线3、热膨胀分析

导致两个接触的物质间产生粘着，这是由于粘着力的形成使图3是复合材料的热膨胀系数与温度的关系图。图中的聚合物转移到对应面上，而留下大量的凹坑，其磨损机制主拐点所对应的温度为材料的热转变温度，从图中可见（a）要表现为粘着磨损。而在图1 (b~ d)中，摩擦面较为平整，纯PET的热转变温度为172°C，而PET/ SiO 纳米复合材料的主要是由于SiO 纳米微粒表面效应的作用，增强了转移膜与22热转变温度(b: SiO 2% ，c：SiO 3%)分别为181°C和212°基体间的相互作用力，因此纳米粒子的填充起到了降低粘着22C，较纯PET分别提高了9°C和40°C，说明纳米二氧化硅磨损和塑性形变的作用，有效地降低了PET基体材料的磨的加入，可提高复合材料的热性能。同时，可以缩小材料的损。

热变形性，以150°C为例，纯PET的线膨胀系数为0.0089，而PET/SiO 的线膨胀系数为0.0049（c），比纯PET的线膨胀2系数将近小了一半。

表1 PET/ SiO2纳米复合材料的摩擦性

图3 热膨胀系数与温度的关系图22

PET/SiO 纳米复合材料2摩擦性能和热稳定性能研究

1,2111

贺江平，黎华明，王霞瑜，赵才贤（1、湘潭大学高分子化学研究所， 湖南 湘潭 411105； 2、湖南女子职业大学， 湖南 长沙 410004）

【摘要】本文主要研究了原位聚合法合成PET 及PET /SiO 纳米复合材料的热稳定性能和摩擦性能。研究表明：2PET /SiO 纳米复合材料比纯PET 耐磨性增强、热分解温度提高，热膨胀系数减小，热稳定性增强。

2【关键词】原位聚合；摩擦性能；热稳定性能（下转23页下）

科技促进发展

2009年06月

23

【参考文献】

[1]Huang YongQing, Liu YouXi，Zhao ChunHua. Morphology and Properties of PET/PA-6/E-44 Blends[J]. Journal of Applied Polymer Science，1998（69）.

（上接页）

22带式输送机拉紧装置的探讨

高卫华，殷仁强

（宁夏天地西北煤机有限公司， 宁夏 石嘴山 753001）

【摘要】本文提出带式输送机输送带跑偏的原因，针对此原因给出合理的解决方案及对方案合理性给予论证。【关键词】带式输送机；输送带跑偏；拉紧装置所需行程在设计中确定。

一、概况

拉紧装置是保证带式输送机正常工作的重要部件，在确2、工作行程

保输送机最小初拉力满足挠度要求的条件下，胶带在驱动滚工作行程是指拉紧滚筒的位移，它与输送机的起、制动筒入点和绕出点的张力比应为定值，为此要求起动时拉紧力方式、频率、输送带的伸长和延伸特性有关，可由下式确与额定工作时拉紧力的比值k =1.4～1.5，允许波动范围为±定：

10%；正常工作过程中k =0.9～1.1。当输送机的结构，起、l ≥（ε＋ε）Ｌ

１制动方式及拉紧装置的安装位置确定后，拉紧装置的特性就l ——输送带的工作行程，m

取决于其自身的性能。

ε——输送带弹性伸长率和永久伸长率，由输送带生产二、拉紧装置的作用

厂家给出，一般来说：帆布带为0.01～0.015，尼龙带为1、保证承载分支最小张力点所必需的张力，使其挠度0.022～0.027，整芯带为0.015～0.03，钢绳芯带为0.0025；

在规定的范围内；

ε——拉紧后托辊间允许的各种垂率，一般取0.01；2、保证胶带在传动滚筒饶出点的张力，在起、制动及L ——输送机长度，m 。

正常运转时，使胶带与传动滚筒之间有足够的摩擦力而不致六、大型带式输送机常用拉紧装置的类型

打滑；

大型带式输送机常用拉紧装置的类型、结构特性及其适3、弥补输送带塑性变形及起、制动过程中张力变化而用范围见表Ⅰ：

引起的输送带长度变化；

表Ⅰ 常用拉紧装置的类型

4、为输送带重新接头及修补提供必要行程；

5、输送机检修时有时需要松开拉紧装置。三、拉紧装置的位置

拉紧装置在整机中的位置很重要，它距传动滚筒越近，响应速度就越快，性能就越好。

1、拉紧装置位置设计应首先考虑的问题（1）尽可能布置在输送带张力最小处；

（2）电动机作电动运行时，拉紧装置尽可能设在驱动滚筒的出边；

（3）电动机作发电运行时，拉紧装置尽可能设在驱动滚筒的入边；

（4）尽可能关减少输送带的弯曲次数。2、实际位置

在实际设计中，要根据具体情况来选择拉紧装置的位置。一般来说，布置在传动滚筒绕出点附近，这样拉紧效果及传动性能好，敷设信号线也方便；对于距离短、功率小的输送机则布置在尾部；我院设计的大倾角（18°～28°）输送机都布置在尾部，且为重载小车拉紧形式。

四、对拉紧装置的要求

1、响应速度快，工作可靠；

2、拉紧滚筒上输送带的包角为180°，并与滚筒位移平行，施加的拉紧力应通过滚筒中心，以免张力由于其位置不同而变化；

七、结束语

3、不能出现死区，即拉紧滚筒作反向移动时，不致于拉紧装置性能差、工作不可靠，是国内大型带式输送机产生张力突然变化。尤其机尾有低谷的高垂度输送机，制动运行事故多的原因之一，但目前拉紧技术还不被人们所重时在低谷处由于垂度过大而引起输送带的折叠和严重变形，视。自动拉紧技术是带式输送机的关键技术之一，它可以大从而导致落料。

大提高输送机运行的可靠性。大型带式输送机拉紧装置应具有自动调整拉紧力、响应速度快、可靠性高的特性。国内的五、拉紧装置的行程

拉紧装置的总行程包括安装行程和工作行程。拉紧装置目前能做到自动调节拉紧力，但响应速度不快、可靠性不高，与国外技术还有很大差距，有待进一步研究。

1、安装行程

安装行程由设计者根据拉紧装置结构并考虑输送带接头

【参考文献】

[1]张尊敬, 汪 甦. DT Ⅱ（A ）带式输送机设计手册[M ]. 北京：冶金工业出版社，2003.[2]徐 灏. 机械设计手册[M ]. 北京：机械工业出版社，2000.

[3]宋伟刚. 通用带式输送机设计[M ]. 北京：机械工业出版社，2006.

机制主要表现为粘着磨损和疲劳磨损。

三、结论

通过对PET和PET/SiO 纳米复合材料的摩擦性能和热稳2、通过TG测试和热膨胀系数测试结果表明：2PET/SiO 纳米复合材料与PET相比，热分解温度提高，热膨定性能进行研究，得出以下结论：

21、从摩擦性能的实验结果和摩擦表面的SEM图可见，胀系数减小，说明复合材料的热稳定性增强。

PET/SiO 纳米复合材料比纯PET具有较好的耐磨性，其磨损

2

世纪回顾与展望——摩擦学研究的发展趋势

第硒卷第６期２０Ｏ０年６居 机械工程学报 ＣＨＩＮ｝ｃＳＥＪ０Ｌ１ｆ｛ＮＡＬ０ＦＭＥＣ｝｛ＡＮＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ⅵ，ｌ，３６Ｍ?６ Ｊｕ【ｌ，２０００ 世纪回顾与展望——摩擦学研究的发展趋势 漫诗铸 （清华大学黪擦学国家重点实验室北京１０００｛；４） 摘要在强籁牵攘擘发展嚣变瓣基础土，憨络驽｛罄纪国年代鞋寒，在鬻攘学主要磷究鹱蠛龟臻涟箨澜瓣、越辩密损与表面处理技术、纳米摩擦学等的发展现状和展盟。分析了相关学科的发展和学科交叉对摩擦学研究的推动作用，并彳卜绍了摩擦学与其他学科交叉领域如摩擦化学、生物摩擦学，生态摩擦学和微机械学等的发展概况和趋势。簸谲：藏搭漏精嚣鹋瘗援缝拳牵攘学瘴攘纯掌生态牵攘掌 中国分类鼍：ＴＨｌｌ７．】 ０前言 章擦学作为一门实践性稂强的技术基础科举，它的形成和发展与社会生产要求和科学技术的进步密键挺关：戮燕耍摩攘学豹发爱爨变，宅经历了霓个不同的历史阶段和研究模式一 早期的摩擦学研究以１８世纪ｍ”ｏｎｔ。ｎｓｊ｝ｎｃ蕊。曲靖篱俸摩擦的疆究为代表，佳们通过太量的试验归纳出滑动摩擦的变化规律和经典公式。这…时期的特点鼹以试验为基础的经验譬｝究攒式。 １９世纪束．Ｒｅｖｎｏｌｄｓ¨３根据牯性流体力学揭示出滑动轴承中润滑膜的承载机壤．建立了表征流体海游貘力学褥性题Ｒｅ￥ｍ韬ｓ方程，羹定ｒ滚漆懑、簿的理论基础．从而开创ｒ基于连续介质力学的研究模式：到了２０世纪２０年代以后，由于生产发展的需婺牵擦学豹研究领域得繇遘一步§。夭。其中，｝ｂ州、－２提出依靠润滑油的极性分子与金属表面的物理化学馋照露形戏吸瞻骥的边界澜涛理论；Ｔ０“ｉｒ峙ｏｎｏ从分子运动鲰度解释固体滑动过程的能量转换和摩擦起因，特别是Ｂｏｗｄ。ｎ和Ｔａｂｏｒ【４ｏ建立了疆链羞效疲为基穗翁牵擦瘗撰理论等。这鳖骚究不仅扩展了摩擦学的范畴，而且促使它发展成为涉及力学、热处理、材料科学和物理化学等的边缘学科．瓿此开创了多学科综合研究的模式。 １９６５年奠国教育科学研究部发表《关于摩擦学教凳鞠殴究缀蠹》《通豢嚣麦赫｝摄告），善敬提窭ｂｈｍｏ∞（摩擦学）一词简要地定必为“关于摩擦过程的科学”。此后，它作为一门独立的学科爱到世界备国普德重甏，鼙攘学瑾论与痘鬻繇究迸Ａ了一个耨 习篙瞄。６驻曩秘臻弱８｝赣。隧著研究翁深走开麓，久们试识到为了确效地发挥摩擦学在生产中的潜在效益．＿在研究模菰｝的发展趋势蟪是出宏观进入激理，出怒性进入建量，由静态遥＾动态．由单一学科的分析进人多掌利的综合研究“。 ｌ研究现状与发展趋势 现代摩擦学研究的主要特征可以归纳为： （１）在以往分学科研究的麓础上，形成了一点簿握搬槭、奉砉糕秘毙学等甥关知识夔专建戮究麸螽，确利于对摩擦学现象进行多学科综合研究，推动了霹擦学机理研究的深入发展。 （２）鸯予攀攘学专韭教育酌发震程箱谖善及，彩及摩擦学本身具有的实践性很强的特点，当今工ｍ界商大量的］二程科技人员结合工程实跨开展研究，促使摩擦学斑甬研究取得巨大的经济教撬。 （３）随着理论与应用的不断完善，摩擦学研究槎式开始麸戮努辑摩擦学褒象为主逐步自整分羲与羲制相结合．甚趸以控制性能为目标的研究模式发展此外，摩擦学研究工作从以往的主要面向设备维憾稻敬造逐步邂Ａ褫禳产品静氆麟设计镁域。 ２０世纪６０年代以后，相关科学技术特别是ｔ｛算搬科学、撼嚣｝科学秘续岽秘技的发羼避摩擦学醪究藏着重要的推动作用，主要表现在以下几个方耐１．１流体润滑理论 敷鼗篷瓣为基穑翁弹往藏体动力溺漆ｔ篱称鹑流润滑）理论的建立魁润滑理论的重大发展。现”计算机科学瓤数值分柝技术的迅猛发展，对于诲霪复杂的摩擦学现象都可能进行精确的定艇计算ｉ静如，谯流体润滑研究中采用数值分析方法，已经建益ｆ努蹙考惑肇攘表蘑撵性髟变、热教瘦、裘覆彩襞润滑膜流变陆能以及非稳态工况等实际因素影响， 　万方数据

高分子聚合物摩擦材料

高分子聚合物摩擦材料 作者：林荻淳 目录 1.摩擦磨损形式及机理 2.摩擦副材料设计要求 3.高分子聚合物摩擦特征 4.影响高分子聚合物摩擦性能因素 5.改善高分子聚合物摩擦磨损性能的方法 6.高分子聚合物摩擦材料选料标准及工程考虑因素 7.小结 1.摩擦磨损形式及机理： （1）粘着磨损 （2）磨料磨损 （3）疲劳磨损 （4）腐蚀磨损 2.摩擦副材料设计要求： 不仅要求具有耐磨性，还要求减摩性。 （1）足够的承载能力。在一定的工作条件下抗压强度、抗塑性形变能力、抗疲劳性能，以及相应的高温性能高温抗拉强度、高温抗蠕变性、高温抗疲劳强度 （2）良好的表面性能。即要有一定的塑性形变能力和良好的适应性，包括顺应性、嵌入性和磨合性。顺应性是指轴承材料靠表面的弹塑性变形补偿对中误差和顺应其他几何误差的能力。嵌入性是指轴承材料能嵌藏污物、颗粒以减轻挂上或磨料磨损的能力。磨合性是指轴承材料经短期轻载运转后能减少表面粗糙度使摩擦副表面相吻合的性质。 （3）良好的物理、化学性能。搞得导热性和热容量，热膨胀系数小、对边界润滑膜的吸附性强，抗腐蚀性好，以利于摩擦热导出防止咬合，以利于边界润滑膜的形成和保护 理想的滑动摩擦副简单图示： 2.2高分子材料与金属材料对比： 2.2.1高分子材料特点： 1、密度小 2、强度低，比强度搞 3、低弹性模量，高弹性 4、优良的减摩、耐磨、自润滑属性 5、可加工性好 6、导热性差 2.2.2金属材料特点： 1、弹性模量大、抗拉强度高

2、导热性高 3、表面硬度高 4、高温综合性能好，高温下抗拉轻度、抗蠕变性好 2.2.3摩擦中形变机理差异： 金属材料与高聚物材料在形变行为方面最大的差异是前者表现出弹塑性形变，而后者粘性行为对形变影响极大。与金属材料相比，聚合物导热性差，摩擦过程中产生的热量容易在接触区域积累，导致摩擦界面温度上升、摩擦过程中接触区域的温度对聚合物材料的摩擦学性能影响巨大。 3.高分子聚合物摩擦特征 3.1高分子聚合物摩擦特征：: 3.2高分子聚合物摩擦机理： 4.影响高分子聚合物摩擦系数、磨损的主要因素 4.1高分子聚合物影响摩擦性能内部因素： 4.1.1分子的化学结构（对称性，对称性增加摩擦系数降低。静摩擦系数与摩擦面的预取向有很大关系。特别地，带有环状结构的耐热性聚合物的摩擦系数与摩擦方向没有对应关系。） 4.1.2凝聚态的结构，结晶度（结晶度对不同聚合物的摩擦系数、磨损影响不同，较高结晶度获得较高弹性模量，增强抗拉抗蠕变能力）、分子链取向（影响较小，同拉伸方向降低摩擦系数、垂直拉伸方向增加摩擦系数） 4.1.3共聚共混成分。 4.2影响高分子聚合物摩擦性能外部因素： 4.2.1温度 4.2.2载荷 5.改善高分子聚合物摩擦磨损性能的方法： 5.2高分子聚合物改性 5.2.1 共聚共混 5.2.2 侧链改性

表面工程摩擦学研究进展

第20卷　第2期摩擦学学报V o l20,　N o2 2000年4月TR I BOLO GY A p r,2000表面工程摩擦学研究进展3 张绪寿,余来贵,陈建敏 (中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室,甘肃兰州　730000) 摘要:综述了第二代表面工程技术和表面工程摩擦学的研究进展,展望了21世纪表面工程摩擦学研究的发展动向. 关键词:表面工程摩擦学;表面涂层;复合表面工程;多层涂层 中图分类号:TH117文章标识码:A文章编号:100420595(2000)022******* 随着表面科学和材料科学与工程的发展,近廿年来表面工程摩擦学(改性表面摩擦学)获得了迅速发展.80年代初,表面工程摩擦学研究在英国和德国摩擦学各研究领域中已分别上升到了第一位和第二位. 1983年世界上第一个表面工程研究所在英国伯明翰大学成立.1985年《SU R FA CE EN G I N EER I N G》创刊,1988年《表面工程》创刊.资料表明[1],1990年到1994年仅德国就有近1000家新的表面工程公司成立.1994年北美、日本和西欧各国在表面工程研究领域的总投资达400亿美元.目前表面工程摩擦学已成为摩擦学研究领域中十分活跃的分支[2,3].这从1997年第一届世界摩擦学大会的有关论文情况亦可得到佐证[4].表面工程摩擦学领域所获得的大量研究成果不仅促进和丰富了摩擦学的基础研究,而且为开发工业和高新技术发展所必需的具有高强度、高耐磨性和高抗蚀性的摩擦学材料提供了重要的指南. 1　表面工程摩擦学研究现状 1.1　表面工程技术研究进展 1997年B ell根据表面工程技术(涂层和表面处理)发展历程把表面工程分为两代[5]:第一代主要采用单一技术,包括电镀、化学镀、热喷涂、热化学处理、CVD、PVD沉积以及载能束改性等表面工程技术.20多年来,该类表面工程及其摩擦学的研究取得了巨大进展,许多研究成果已获得了应用.随着新型工艺如PA PVD、PA CVD和PS II等的采用,具有低摩擦高抗磨性的新型涂层如C3N4等应运而生[6,7].但是,只有采用第二代表面工程即复合表面工程才有可能从经济和技术上不断满足高性能新材料的要求[5,8].Sub ram an ian等[9]根据涂层的发展历程把涂层技术分为3代:第一代涂层指传统的单组分涂层如T i N;第二代指二元复合涂层如T i(CN)和(T i A l)N;第三代指新近出现的多层及多组元涂层.近年来针对复合表面工程及多层涂层的研究更为活跃[10],其代表了表面工程技术90年代以来的发展方向.本文就复合表面工程和多层涂层摩擦学的研究进展进行综述. 1.2　复合表面工程的定义和分类 复合表面工程的特点在于采用2种或2种以上表面技术以获得任何单一技术不能达到的具有良好综合性能的复合物表面.按照两种不同技术间的相互作用及其对复合表面层综合性能的贡献,可以进一步将复合表面工程分为2类[5]:第一类指2种不同工艺技术互相补充,其最终性能是2种工艺共同作用的结果;第二类指一种工艺补充和增强另一种工艺,前者作为预处理或前处理,最终性能则主要取决于后一种工艺.采用复合表面工程的主要目的在于:①通过对底材进行强化预处理以提高底材对涂层的支撑能力,从而防止在给定负荷下由于底材的塑性变形而导致涂层的过早失效[5];②利用多种涂层或处理技术复合产生协同效应,从而在表面上获得更高性能的复合改性层[8].从技术上说,2种或多种表面技术的结合是没有限制的,但实际上复合表面工程不是每种表面技术的简单混合.由于复合处理的结果组成了一个典型的多层复合体系,复合体系的最终性能主要取决于2种不同处理技术的综合效应,其中2种处理间的协同效应对改善复合体系的性能有利.因此,选择复合表面处理技术时,必须仔细考虑不同处理工艺在冶金学、力学、物理和化学等方面的相互作用,严防 3国家杰出表年基金资助项目. 1999210212收到初稿,2000201228收到修改稿 通讯联系人张绪寿.张绪寿　男,65岁,研究员,主要从事摩擦学表面工程研究工作.

摩擦学的现状与前沿

摩擦学的现状与前沿 ——机自09-8班姚安 03091131 摩擦学作为一门实践性很强的技术基础科学，它的形成和发展与社会生产要求和科学技术的进步密切相关。它作为一门独立的学科受到世界各国普遍重视，摩擦学理论与应用研究进入了一个新的时期。 1 研究现状与发展趋势 现代摩擦学研究的主要特征可以归纳为： (1)在以往分学科研究的基础上，形成了一支掌握机械、材料和化学等相关知识的专业研究队伍，有利于对摩擦学现象进行多学科综合研究，推动了摩擦学机理研究的深入发展。 (2)由于摩擦学专业教育的发展和知识普及，以及摩擦学本身具有的实践性很强的特点，当今工业界有大量的工程科技人员结合工程实际开展研究，促使摩擦学应用研究取得巨大的经济效益。 (3)随着理论与应用的不断完善，摩擦学研究模式开始从以分析摩擦学现象为主逐步向着分析与控制相结合，甚至以控制性能为目标的研究模式发展。此外，摩擦学研究工作从以往的主要面向设备维修和改造逐步进入机械产品的创新设计领域。 （4）交叉学科的发展。摩擦学作为一门技术基础学科往往与其他学科相互交叉渗透从而形成新的研究领域，这是摩擦学发展的显著特点。主要的交叉学科如下:摩擦化学、生物摩擦学、生态摩擦学及微机械学等。 当今，相关科学技术特别是计算机科学、材料科学和纳米科技的发展对摩擦学研究起着重要的推动作用，主要表现在以下方面。 1.1 流体润滑理论 以数值解为基础的弹性流体动力润滑(简称弹流润滑)理论的建立是润滑理论的重大发展。现代计算机科学和数值分析技术的迅猛发展，对于许多复杂的摩擦学现象都可能进行精确的定量计算目前薄膜润滑研究尚处于起步阶段，在理论和应用上都将成为今后润滑研究的新领域。 1.2 材料磨损与表面处理技术 现代材料磨损研究的领域已从以金属材料为主体扩展到非金属材料包括陶瓷、聚合物及复合材料的研究。表面处理技术或称表面改性是近20年来摩擦学研究中发展最为迅速的领域之一。它利用各种物理、化学或机械的方法使材料表面层获得特殊的成分、组织结构和性能，以适应综合性能的要求。就学科发展趋势而言，复合性材料的研究是材料科学的重点方向，而表面改性技术实质上就是研制表里具有不同材质的复合性材料，因而受到摩擦学者广泛的重视。 1.3 纳米摩擦学 纳米摩擦学提供了一种新的思维方式和研究模式，即从原子分子尺度上揭示摩擦磨损与润滑机理，从而建立材料微观结构与宏观特性之间的构性关系，这将更加符合摩擦学的研究规律.目前，纳米摩擦学的主要研究内容包括材料微观摩擦磨损机理与控制，以及表面和界面分子工程即通过材料表面微观改性和纳米涂层，或者建立有序分子膜润滑，以获得优异的减摩耐磨性能。当前的应用研究主要集中在计算机磁记录装置以及超精密和微型机械。纳米摩擦学是摩擦学研究的热点领域，迄今已有大量的研究报告发表，并出版了专著。

制动摩擦材料高速摩擦学性能的主要影响因素.

制动摩擦材料高速摩擦学性能的主要影响因素Ξ 马东辉张永振陈跃官宝 (河南科技大学材料科学与工程学院河南洛阳 471039 摘要 :综述了高速条件下速度、温度、压力对制动材料摩擦学性能的影响。重点讨论了摩擦表面的相对滑动速度对摩擦学性能的影响。 关键词 :相对滑动速度压力温度 The Main Influencing F actor of H igh 2speed Friction Ma Donghui Zhang Y ongzhen Chen Y ue Shangguan Bao (Department of Materials Science , Henan University of Science &T echn ology , Lu oyang 471039, China Abstract :The in fluence of friction under different pressure , temperature and slide velocity condition introduced , and the in fluence of relative slide velocity on the frictional interfaces was discussed. K eyw ords :R elative Slide V elocity Pressure T emperature 高速摩擦学 , 是研究摩擦副处在相对高的滑动速度时 , 两个表面之间相互作用、践的学科。 , 对制动装置及制动材料的性能也提出了更高的要求。例如制动材料要有足够而稳定的摩擦系数 , 动、静摩擦系数之差小 ; 良好的导热性、较大的热容量和一定的高温机械强度 ; 良好的耐磨性和抗粘着性 , 不易擦伤对偶件 , 无噪声 ; 低成本 , 对环境无污染等。传统的制动材料已不能满足高速条件下的需要 , 这就必须开发新的摩擦制动材料 , 研究高速摩擦条件下各种因素对材料摩擦学性能的影响。但这方面前人的研究工作不多 , 本文综述了这方面的研究进展 , 着重讨论了高速条件下速度、温度、正压力对材料摩擦学性能的影响。

试论摩擦学研究中的科学方法问题_戴振东

第30卷第2期1998年4月　 南　京　航　空　航　天　大　学　学　报 Jo urnal o f Nanjing Univ ersity o f Aeronautics&Astronautics 　V o l.30No.2 　Apr.1998 试论摩擦学研究中的科学方法问题 戴振东1)　薛群基2)　王　珉1) (1)南京航空航天大学机电工程学院　南京,210016) (2)中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑开放实验室　兰州,730000) 摘要　摩擦学是工程先导性的学科高度交叉综合的前沿研究领域,是尚未成熟和最具活力的学科之一,它具有用户要求多样的特点。近年来的大量实验结果对摩擦学理论产生了巨大的冲击。 为迎接挑战并更好地指导工业设计,须重新探讨摩擦学的研究方法,表征量的选择及其思想方法。作者认为在继续开展摩擦学实验研究的同时,须大力推进理论研究,非平衡态热力学可做为该研究的基础,熵可用作为表征量。研究中应特别重视过程非线性、可逆性和混沌性,并积极探讨摩擦自组织结构的形成条件及其工业应用的可能。 关键词:磨损;自润滑;摩擦学;非平衡态热力学;技术哲学 中图分类号:T H117.1;T H117.2;N02 1　摩擦学研究的特点 摩擦学是最古老同时又是尚未成熟和最具活力的学科之一。钻木取火、滑冰、车轴轴承及油脂润滑,早就为人们认识和利用。但另一方面,“摩擦学”这一名词提出不过30年,人们对摩擦力和磨损的产生机理等基本问题,对影响摩擦磨损的因素及其相互作用,还没有形成系统的认识和完善的理论。摩擦学是工程先导性学科,同时其发展又强烈地依赖于现代科技的发展,并推动着相关学科的交融和前沿研究的深化。航天工业推动了固体润滑的研究,微型机器人及高密度记录技术的发展,带动了纳米摩擦学的研究;传动系统的高速、重载,推动了摩擦化学(添加剂)的研究。同时离子加速技术实现了材料的表面离子注入改性,从而大幅度提高了摩擦副的抗疲劳、耐蚀、耐磨等性能;激光技术用于材料的相变硬化和非晶化,已经显示出其优异的摩擦性能和广阔的应用前景;技术的发展,也为摩擦学研究提供了从更加精细的角度考查摩擦表面的相互作用的手段;利用摩擦机械活化作用进行新材料的制备或加速化学反应等方面的研究已为国内外学者所广泛重视。 摩擦学是学科高度交叉综合的前沿研究领域,它涉及化学、物理学、材料学、表面工程 航空科学基金和中国科学院固体润滑开放实验基金资助项目。 收稿日期:1997-02-20;修改稿收到日期:1997-11-04 第一作者　戴振东　男,副教授,1962年11月生。

关于摩擦材料

无石棉摩擦材料分为以下几类： a 半金属摩擦材料，应用于轿车和重型汽车的盘式刹车片。其材质配方组成中通常含有30%～50%左右的铁质金属物（如钢纤维、还原铁粉、泡沫铁粉）。半金属摩擦材料因此而得名。是最早取代石棉而发展起来的一种无石棉材料。其特点：耐热性好，单位面积吸收功率高，导热系数大，能适用于汽车在高速、重负荷运行时的制动工况要求。但其存在制动噪音大、边角脆裂等缺点。 b NAO摩擦材料。从广义上是指非石棉－非钢纤维型摩擦材料，但现盘式片也含有少量的钢纤维。NAO摩擦材料中的基材料在大多数情况下为两种或两种以上纤维（以无机纤维，并有少量有机纤维）混合物。因此NAO摩擦材料是非石棉混合纤维摩擦材料。通常刹车片为短切纤维型摩擦块，离合器片为连续纤维型摩擦片。 c 粉末冶金摩擦材料。又称烧结摩擦材料，系将铁基、铜基粉状物料经混合、压型，并在在高温下烧结而成。适用于较高温度下的制动与传动工况条件。如：飞机、载重汽车、重型工程机械的制动与传动。优点：使用寿命长；缺点：制品价格高，制动噪音大，重而脆性大，对偶磨损大。 d 碳纤维摩擦材料。系用碳纤维为增强材料制成的一类摩擦材料。碳纤维具有高模量、导热好、耐热等特点。碳纤维摩擦材料是各种类型摩擦材料中性能最好的一种。碳纤维摩擦片的单位面积吸收功率高及比重轻，特别适合生产飞机刹车片，国外有些高档轿车的刹车片也使用。因其价格昂贵，故其应用范围受到限制，产量较少。在碳纤维摩擦材料组分中，除了碳纤维外，还使用石墨，碳的化合物。组分中的有机粘结剂也要经过碳化处理，故碳纤维摩擦材料也称为碳——碳摩擦材料或碳基摩擦材料。 编辑本段5 摩擦材料的技术要求 5.1 适宜而稳定的摩擦系数 摩擦系数是评价任何一种摩擦材料的一个最重要的性能指标，关系着摩擦片执行传动和制动功能的好坏。它不是一个常数，而是受温度、压力、摩擦速度或表面状态及周围介质因素等影响而发生变化的一个数。理想的摩擦系数应具有理想的冷摩擦系数和可以控制的温度衰退。由于摩擦产生热量，增高了工作温度，导致了摩擦材料的摩擦系数发生变化。 温度是影响摩擦系数的重要因素。摩擦材料在摩擦过程中，由于温度的迅速升高，一般温度达200℃以上，摩擦系数开始下降。当温度达到树脂

仿生学在摩擦中的发展研究

仿生学在摩擦中的发展研究 摘要通过千百万年的演变，动物和植物已形成了优化的几何结构、智能拓扑材料和多功能表面纹理，以优异的摩擦学特性，成为仿生摩擦学设计模型。本文提出了仿生摩擦学的定义与基础，调查自洁净的固-液界面、动物的脚与固体表面黏附、生物表面磨损特性和仿生设计以及摩擦和固-液界面的仿生设计的地位。对摩擦学仿生学的进一步发展进行讨论。 关键词：仿生摩擦学、自洁、粘附、摩擦、生物摩擦学。 摩擦学是科学和技术在相对运动中的交互式曲面。运动是各种动物行为（如捕食、逃避和生育）的基础。通过过去35 亿年进化和竞争，动物已经形成了优化的几何结构、微妙的材料拓扑、简单和有效的控制模式和多功能的表面纹理。这些结构、材料、曲面和调制方式，使动物的运动比任何人工系统更稳定、灵活、稳健、高效、适应周围环境。例如，猫的运动是高度的和无声的，由于其微妙脚结构，猫的脚掌与目标曲面的高摩擦系数以及它脚掌落在地上的低影响力度，被用于引用在改进驾驶汽车的轮胎的设计。人体关节的摩擦系数可能会低至0.005，这只有软钢之间的2%。当鲨鱼游的时候，非光滑表面纹理的鲨鱼可以有效地减少摩擦阻力，这已激发了游泳布的设计，特定的表面纹理布的摩擦阻力减少了4%一8%。智能抗磨设计中磨损的生物系统的自诊断能力已经得到极大的关注。人类手棕榈科植物对其它表面摩擦接触导致胼采取的抗磨函数。植物也有演变的表面纹理和摩擦学性能优异，如加固框架的竹，和不粘上猪笼草的口缘纹理强度拓扑。这些结构、拓扑结构和优异的摩擦学性能表面纹理已成为现代摩擦学设计模仿的模型。这里的生物摩擦学定义和仿生摩擦学介绍、相关领域在过去几年的主要发展进行回顾，并提出一些关键技术在今后发展。 1 定义、基础、历史回顾 摩擦学是机械科学与应用的跨学科科学的前沿。其基础涉及力学、材料科学、制造科学和机械设计和其研究包括揭示和理解的润湿、粘连、摩擦、磨损的针对其他材料的生物曲面或曲面，包括仿生原则建立和制造系统的发展，以支持各种工作条件的仿生设计的生物物理机制。研究目标正在试图找到解决摩擦问题和磨损在固态、固液和固气接口进行的的线索。摩擦学，通过整合与生命科学的研究领域已扩展和加强了摩擦学的基础。仿生摩擦学是指摩擦学与生命科学和目的在探索和加强摩擦学系统和通过从生物系统学习元素的属性及调查机制的摩擦减少或增加，遵守或抗黏附抗磨损的有机融合与高有效润滑的生物系统。人体生物摩擦学应用理论和技术的摩擦学和人类皮肤进行摩擦副摩擦，例如摩擦、磨损和配对与组织；相互作用的植入式接头人工心脏瓣膜、磨损的牙齿与皮肤摩擦所造成的破坏上的血的遵守。 生物材料的主要化学成分是碳、氢、氧、氮等轻元素。数百万年的演变，通过生物是极其保守的化学成分的选择，所以进化的生物系统和生物材料的主要途径是优化的拓扑结构和表面纹理，也就是说，几何的优化。另一方面，人类设计中的最难创作是创新的几何配置，此后是无限的几何配置中的选择。通常情况下，很难发现规律。应当强调仿生摩擦学的以下

中国摩擦材料发展方向

中国摩擦材料发展方向 我国摩擦材料的未来发展方向,主要体现在三个大的领域方面，随着我国汽车产业的不断发展,做为汽车制动系统关键零部件之一的刹车片也得到了突飞猛进的发展。而今新能源时代到来之际,我国企业须认清国际摩擦材料行业的发展形势。以下是刹车片的三种重要材料：首先是纤维增强材料,纤维做为摩擦材料的骨架材料，不但对摩擦片的强度起着至关重要的作用，同时也对摩擦片的性能有着重要的影响。目前在欧美等发达国家和地区又开始对纤维的结构和理化性能提出了更为严格的要求,而木质纤维、无机晶须(硫酸钡晶须;碳酸钙晶须;钛酸钾晶须等)、矿物纤维、陶瓷纤维、碳纤维、各种有机合成纤维等给我们提供了大量的选择余地,但从成本等综合因素上来看晶体结构和水溶性纤维材料等将是我们未来摩擦材料中 的首选纤维。?刹车片的另一个重要材料是粘合剂。粘合剂是我们生产摩擦材料必不可少的材料，人们从最早利用纯酚醛树脂(固态和液态），到后来采用各种橡胶通过多种工艺对酚醛树脂进行改性,发展到今天使用多种无机物或有机物对树脂进行改性。目前已经不再是单纯的追求摩擦系数和磨损性能的稳定和提高,而是从摩擦片与刹车盘表面的相互作用去分析摩擦材料的工作原理。所以做为摩擦材料的粘合剂材料,不再仅限于树脂与橡胶,而是已经拓展到了利用金属粉末或金属硫化物在高温下所具有的特殊性能,来 减少树脂在摩擦材料中的使用比例,弥补树脂及橡胶在高温条件下的不足，改善高温时在刹车片与刹车盘之间形成的转移膜的结构与性能,进而提高摩擦片的摩擦性能以及其与刹车盘的磨损性能，从而达到提高制动的安全性能、舒适性能和环保性能。?因此,我们在采用高性能的树脂来提高摩擦材料性能的同时，应更多地关注和利用一些金属粉末或金属硫化物以改善摩擦过程中形成的转移膜的形状与结构，使静态摩擦系数与动态摩擦系数达到相对的平衡,确保刹车片与刹车盘具有良好的磨损性能的同时，达到提高摩擦材料的速度与压力敏感性、消除高温衰退、减少噪音、减少落灰的目的。最后就是摩擦性能调节剂:摩擦性能调节剂在改善摩擦材料综合性能过程中起着非常关键的作用,过去我们的摩擦材料技术工作者在材料品种 的选择上做了大量的研究，并且对其形状和结构也做了相应的探讨,但与世界先进的水平相比还有很大的差距，今后的研究工作不但要在选材上不断扩大应用范围，而且要对每种材料的粒度分布做出明确的规定, 并且对其理化性能提出详细的技术参数，同时在配方的研究过程中,对于同一种材料的应用，要根据其形状与粒度的进行多种型号的搭配使用，以确保其优点在摩擦材料中得到充分的发挥。 汽车刹车材料的发展趋势

汽车制动摩擦材料的性能要求及影响因素分析

汽车制动摩擦材料的性能要求及影响因素分析 发表时间：2018-09-12T14:20:56.057Z 来源：《科技新时代》2018年7期作者：张国华 [导读] 本文围绕汽车制动摩擦材料的相关议题进行了探讨，分别论述了汽车制动摩擦材料摩擦磨损性能的影响因素。 杭州优纳摩擦材料有限公司浙江省杭州市 311404 摘要：本文围绕汽车制动摩擦材料的相关议题进行了探讨，分别论述了汽车制动摩擦材料摩擦磨损性能的影响因素，汽车制动摩擦材料热衰退性能的影响因素，以及启辰制动摩擦材料噪音及振动的影响因素，供相关人士参考。 关键词：摩擦材料、汽车、摩擦性能、热性能、影响因素 1引言 对于汽车生产来说，制动摩擦材料在汽车制动器、汽车离合器以及摩擦传动装置中起着关键的作用，在制动摩擦材料性能要求方面，不仅需要摩擦材料具备良好的摩擦磨损性能，同时在热衰退性能、振动性能以及减噪性能上也应有较良好的表现。在某种程度上制动摩擦材料性能的优劣将直接影响到汽车系统运行的安全性和可靠性。为此对汽车制动摩擦材料的性能进行分析和研究是十分重要且十分必要的。 2汽车制动摩擦材料摩擦磨损性能的影响因素 汽车制动摩擦材料的摩擦磨损性能主要与摩擦系数，摩擦稳定性以及磨损率有关，通常来说，摩擦材料需要在稳定适中的摩擦系数下尽可能拥有较低的材料磨损率。 （一）摩擦材料自身组分的影响 汽车制动摩擦材料是由多种材料所制成的复合型材料，因此在制作过程中各物料组分的不同会对摩擦材料的摩擦性能造成不同的影响。 磨料的影响。比如在摩擦材料中添加氧化铝、硫酸钡、锆英石、铬铁矿粉、硫化锑等金属填料，添加石墨等减磨材料，均可以使摩擦材料本身的摩擦性能得到改善和提升。根据添加物质性能的不同，也会对摩擦材料的性能产生不同的影响。比如添加氧化铝、锆英石、铬铁矿粉、硫化锑可以提高摩擦材料的高温摩擦系数；添加硫酸钡可以提高摩擦材料的热稳定性；添加石墨可以有效改善摩擦材料的热衰退性能，增加抗摩擦性能。 添加纤维的影响。在摩擦材料的制作过程中通过添加增强纤维可以提高材料的摩擦性能。在实际生产中，添加纤维有多种类型，如铜纤维、钢纤维等金属型纤维；玻璃纤维、陶瓷纤维等无机型纤维；芳纶纤维、纤维素纤维等有机型纤维等。金属型纤维在摩擦材料中起着骨架支撑的作用，但是由于金属的密度较大且对环境有一定的负面影响，因此在摩擦材料的制作中往往含量较低。有机型纤维在性能上具有较好的亲水性，同时在混合的过程中分散均匀度较好，因此可以提高摩擦材料的抗裂性能。此外由于该类型纤维对环境无污染，与其他物质的适应性好，因此应用较为普遍。无机型纤维在隔热性和减噪性方面表现良好，对环境无污染，但是在传热性上表现稍差，一般在应用时适当加入一些良好导热性的材料作为平衡。另外，无机纤维加入量过多容易导致摩擦材料的开裂，降低其摩损性能。 固体润滑剂的影响。固体润滑剂主要包括石墨、炭黑、氟化物等炭材料；硫、硒等硫族化合物；氮化硼；二硫化钼、硫化铅、硫化锌等金属硫化物。这些固体润滑剂有较低的莫氏硬度，可以在摩擦材料使用过程中发生有效的转移，以此来稳定摩擦材料的摩擦系数，减少摩擦噪音，提高摩擦材料的耐磨损性能。 （二）摩擦材料制作工艺的影响 不同的烧蚀或成型制作工艺也会对摩擦材料的摩擦性能造成影响。目前在摩擦材料的制作过程中多采用热压成型工艺。在热压成型过程中主要由加压、排气和固化三个基本环节。对于热压温度的控制需要参考模压树脂的差示扫描热量曲线中固化温度的变化情况。良好的热压成型工艺可以使树脂材料和其他物料结合程度得到改善，有效排出材料中的气体，控制摩擦材料成品中的含胶量，使摩擦材料成品拥有较好的密实度，提高摩擦材料的耐磨损性能。 3汽车制动摩擦材料热衰退性能的影响因素 摩擦材料的热衰退性能是影响摩擦材料使用寿命以及汽车运行安全与否的重要性能。通常情况下，高温会提高材料的热衰退性，若材料的热衰退十分严重，极容易导致汽车制动失效等故障，尤其是上下坡行驶过程中，摩擦材料的抗热衰退性对于行驶的安全十分必要。 （一）摩擦材料生产原料的影响 目前在摩擦材料的生产制造中，通常采用对树脂进行性能的优化，通过性能改良和优化来提高树脂的热分解温度，使摩擦材料能够在较高的温度条件下摩擦系数更加稳定，提高摩擦材料的抗热衰退性能。比如利用纳米金属材料对树脂进行导热性能的改良，纳米金属材料本身导热性能优异，与树脂原料结合后可以将摩擦表面产生的热量迅速地传递到材料内部，减少摩擦材料自身的温度差，减少树脂的热分解反应，提高摩擦材料的稳定性。另外，基于硫化锑在高温条件下容易生产硬度更高的氧化物，因此在原料中加入硫化锑不仅能够提高材料的耐磨损性，同时也起到了抗热衰退性的作用。 （二）摩擦材料制作工艺的影响 烧蚀技术涉及到摩擦材料的炭化，因此可以通过对烧蚀工艺优化来改善摩擦材料的抗热衰退性。为避免摩擦材料在高温过程中剧烈炭化，可以在烧蚀工艺前线对摩擦材料进行高温预处理，使材料在经过高温烧蚀过程中能够降低炭化的速率，提高摩擦材料的抗热衰退性。 4汽车制动摩擦材料噪音及振动的影响因素 随着汽车行业的不断发展，汽车制造技术也越来越贴合消费者的需求，从过去的功能性，美观性逐渐走向功能性、美观性、舒适性、环保性。对于汽车制动摩擦材料而言，越来越注重材料的降噪性能和抗振动性能。在降噪性能方面，可从摩擦材料的生产配方入手，通过降低原料中金属的含量来提高降噪性能。另外，由于摩擦材料中的孔隙率对降噪性能有着十分重要的影响，因此，可采用较高的显气孔率来

聚乙烯吡咯烷酮作为水基润滑添加剂摩擦学性能的研究

Material Sciences 材料科学, 2014, 4, 103-110 Published Online May 2014 in Hans. https://www.wendangku.net/doc/9518436989.html,/journal/ms https://www.wendangku.net/doc/9518436989.html,/10.12677/ms.2014.43016 Tribology Properties of the Aqueous Solution of Polyvinylpyrrolidone Tingting Tu1, Weixu Wang1, Yong Wan1*, Jibin Pu2 1College of Mechanical Engineering, Qingdao Technological University, Qingdao 2State Key Laboratory of Solid Lubrication, Lanzhou Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou Email: *wanyong@https://www.wendangku.net/doc/9518436989.html, Received: Apr. 2nd, 2014; revised: May 2nd, 2014; accepted: May 9th, 2014 Copyright ? 2014 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.wendangku.net/doc/9518436989.html,/licenses/by/4.0/ Abstract Green, economical and safe water-based lubricant technology has always been the ultimate goal in tribological research. In the paper, the tribologial performance of aqueous solution containing polyvinylpyrrolidone (PVP) has been studied by using micro friction and wear tester and four-ball machine. The lubricating mechanisms of PVP in water solution were analyzed by SEM and EDS. When used as an additive in water, PVP showed lower friction. With the increase of concentration in water, friction-reducing performance was improved. This is mainly due to lubrication film formed by adsorption of the PVP molecule on the surface. Keywords Polyvinylpyrrolidone, Water-Based Lubricants, Anti-Friction Performance 聚乙烯吡咯烷酮作为水基润滑添加剂 摩擦学性能的研究 屠婷婷1，王伟旭1，万勇1*，蒲吉斌2 1青岛理工大学机械工程学院，青岛 2中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室，兰州 Email: *wanyong@https://www.wendangku.net/doc/9518436989.html, *通讯作者。

PTFE复合材料的摩擦学性能及力学性能

第21卷第2期高分子材料科学与工程Vo l.21,N o.2　2005年3月POLYM ER M AT ERIALS SCIENCE AND ENGINEERING M ar.2005 PTFE复合材料的摩擦学性能及力学性能X 张招柱,曹佩弦,王　坤,刘维民 (中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室,甘肃兰州730000) 摘要:利用M M-200型磨损试验机,对不同填料填充PT FE复合材料的摩擦磨损性能进行了研究,并探讨了淬火处理对PT FE复合材料摩擦学性能及力学性能的影响。研究发现,几乎所有填料均可大大降低PT FE复合材料的磨损,但其对P T FE复合材料性能的影响差别较大。聚苯脂填充P T F E复合材料虽然具有良好的摩擦磨损性能,但是其拉伸强度较小。P I增大了PT FE复合材料的摩擦系数,随着P I含量的增加,P T F E复合材料的拉伸强度增大,而其伸长率则减小。CdO填充P T F E复合材料虽具有良好的摩擦性能,但其伸长率较大。淬火处理使PT FE复合材料的结晶度下降,从而导致P T F E复合材料的硬度减小、耐磨性变差。 关键词:P T F E复合材料;摩擦磨损;力学性能 中图分类号:O631.2+1 文献标识码:A 文章编号:1000-7555(2005)02-0189-04 聚四氟乙烯(PTFE)是一种优异的固体润滑材料,它具有低的摩擦系数和良好的化学稳定性及热稳定性,但PT FE的耐磨性较差。目前,人们已用不同种类的填料对PTFE进行填充改性,并对PTFE复合材料的摩擦磨损性能进行了大量的研究[1～4],但是淬火处理对PT FE复合材料摩擦学性能及力学性能影响的研究尚未见有详细报道。本文着重采用聚酰亚胺、聚苯脂、CdO、Cu粉、玻璃纤维及炭纤维等对PTFE进行填充改性,利用MM-200型磨损试验机对PT FE复合材料在干摩擦条件下的摩擦磨损性能进行了研究,并探讨了淬火处理对PT FE复合材料摩擦学性能及力学性能的影响。 1　实验部分 将Cu粉、Pb粉、CdO粉、石墨(Gr)、玻璃纤维(GF)、炭纤维(CF)、聚酰亚胺(PI)、聚苯脂(Ekonol)等(粒度小于76L m)以一定的体积比添加到PT FE粉末(粒度39L m)中,混合均匀后冷压成型,然后在空气中自由烧结,其中部分样品作淬火处理。样品尺寸为30m m×7mm ×6mm,对偶为直径40m m的45#钢环,样品及45#钢环表面均用900#水砂纸抛光打磨。在室温、干摩擦条件下,利用M M-200型磨损试验机对PTFE复合材料的摩擦磨损性能进行了评价。在每次试验前,将样品及对偶表面用丙酮棉球擦洗干净,并在空气中晾干。本试验所选用的负荷为200N,速度为0.42m/s,摩擦磨损试验时间均为120min。磨损量以试验后样品表面的磨痕宽度计。通过测量摩擦力矩,进而计算出摩擦系数,摩擦系数取后60m in内的平均值。硬度测定在布洛维显微硬度计上进行。拉伸性能在LJ500型拉力试验机上进行,试样尺寸按GB/T1040-92规定,采用I型试样。 2　结果与讨论 T ab.1给出了PT FE复合材料的摩擦磨损及力学性能测试结果。可以看出,几乎所有填料均可大大降低PT FE复合材料的磨损,极大地提高PTFE复合材料的耐磨性。同时,填料的加入均在不同程度上提高了PT FE复合材料的硬度,但却降低了PT FE复合材料的拉伸强度(5#样品除外)和伸长率。在本试验所选用 X收稿日期:2003-06-03;修订日期:2003-08-08 　作者简介:张招柱(1965-),男,博士,研究员.　E-mail:zz zhang@https://www.wendangku.net/doc/9518436989.html,

摩擦学研究的发展趋势

世纪回顾与展望 —摩擦学研究的发展趋势 温诗铸院士 摘要在回顾摩擦学发展历史的基础上，总结20世纪60年代以来，在摩擦学主要研究领域包括流体润滑、材料磨损与表面处理技术、纳米摩擦学等的发展现状和展望。分析了相关学科的发展和学科交叉对摩擦学研究的推动作用，并介绍了摩擦学与其他学科交叉领域如摩擦化学、生物摩擦学、生态摩擦学和微机械学等的发展概况和趋势。 摩擦学作为一门实践性很强的技术基础科学，它的形成和发展与社会生产要求和科学技术的进步密切相关。18世纪的特点是以试验为基础的经验研究模式。19世纪末，开创了基于连续介质力学的研究模式。到了20世纪20年代以后，发展成为涉及力学、热处理、材料科学和物理化学等的边缘学科，从此开创了多学科综合研究的模式。1965年首次提出Tribology(摩擦学)一词，简要地定义为“关于摩擦过程的科学”。此后，它作为一门独立的学科受到世界各国普遍重视，摩擦学理论与应用研究进入了一个新的时期。 1 研究现状与发展趋势 现代摩擦学研究的主要特征可以归纳为： (1)在以往分学科研究的基础上，形成了一支掌握机械、材料和化学等相关知识的专业研究队伍，有利于对摩擦学现象进行多学科综合研究，推动了摩擦学机理研究的深入发展。 (2)由于摩擦学专业教育的发展和知识普及，以及摩擦学本身具有的实践性很强的特点，当今工业界有大量的工程科技人员结合工程实际开展研究，促使摩擦学应用研究取得巨大的经济效益。 (3)随着理论与应用的不断完善，摩擦学研究模式开始从以分析摩擦学现象为主逐步向着分析与控制相结合，甚至以控制性能为目标的研究模式发展。此外，摩擦学研究工作从以往的主要面向设备维修和改造逐步进入机械产品的创新设计领域。 20世纪60年代后，相关科学技术特别是计算机科学、材料科学和纳米科技的发展对摩擦学研究起着重要的推动作用，主要表现在以下方面。 1.1 流体润滑理论 以数值解为基础的弹性流体动力润滑(简称弹流润滑)理论的建立是润滑理论的重大发展。现代计算机科学和数值分析技术的迅猛发展，对于许多复杂的摩擦学现象都可能进行精确的定量计算。例如，在流体润滑研究中采用数值分析方法，已经建立了分别考虑摩擦表面弹性形变、热效应、表面形貌、润滑膜流变性能以及非稳态工况等实际因素影响，甚至于诸多因素综合影响的润滑理论，为机械零件的润滑设计提供了更加符合实际的理论基础。今后的任务是将润滑理论有效地应用于工程设计，其中对于某些机械零件诸如齿轮蜗轮传动的实际接触情况复杂，工作中润滑参数又不断变化，它们的润滑设计还需要进一步完善。

石墨烯的摩擦学性能

期末报告 学 院：材料工程学院 专 业：材料工程 学 号： 姓 名： 任课教师：赵元聪 日期：20160107

石墨烯的表面改性以其摩擦学中的应用 摘要 介绍石墨烯特点的基础上，综述了石墨烯表面改性的研究情况，包括有机小分子及聚合物改性无机改性以及元素掺杂等，同时总结了石墨烯在摩擦领域中的应用，如作为润滑油添加剂，制备纳米复合材料，制备润滑膜等，并展望了其在该领域中未来的研究方向。 1.介绍 石墨烯是碳原子以SP2杂化的单层堆积而成的蜂巢状二维原子晶体，其化学形态与碳纳米管外表面相似，表面结构较碳纳米管更为开放，且杨氏模量和本征强度也可与碳纳米管相媲美，从而表现出与碳纳米管相似的应用特性，如良好的韧性和润滑性，可用于耐磨减损材料及润滑剂的制备等。近年来，石墨烯优异的摩擦性能已引起了人们越来越多的关注，其片层滑动，摩擦磨损机理及在摩擦领域的应用已有诸多研究和报道。然而，结构完整的石墨烯化学稳定性高，与其他介质相互作用较弱，且层间存在很大的范德华引力，难以在许多常见溶剂中分散形成稳定的溶液，给石墨烯的进一步研究和应用造成了极大的困难。本文重点介绍石墨烯的表面改性研究进展及其在摩擦领域中的相关应用。 2.制备方法简介 2004年Geim等[1]首次用微机械剥离法成功获得单层的石墨烯以来其特有的电学、热学、力学等性质引起了科学家的广泛关注。随着研究的深入展开,石墨烯的制备方法也越来越多样化，目前主要的方法有微机械剥离法、氧化还原法、溶剂剥离法、化学气相沉积法和外延生长法等[2]。由于石墨烯超薄的厚度及优异的摩擦性能，使其在纳米尺寸数据存储设备、纳米复合材料和纳米机电系统中具有很大的潜在应用价值。这就使得石墨烯与其它材料接触时表面的相互作用研究，如摩擦力、粘附力和磨损等,显得尤为重要。