碳纤维增强PEEK复合材料摩擦磨损性的研究

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聚醚醚酮(polyetheretherketone,PEEK)聚合物及其复合材料力学性能优异、耐温、耐腐蚀、耐磨损,已经被用来制作飞机、汽车、化工和电子等领域的关键零部件,尤其是摩擦磨损件。本文应用摩擦磨损试验方法,研究了碳纤维增强PEEK复合材料在干/去离子水润滑两种条件下的摩擦磨损性,也研究了热处理对碳纤维增强、玻璃纤维增强和碳纤维/聚四氟乙烯共增强PEEK复合材料力学性能和摩擦磨损性的影响。主要结论有: 1) PEEK-30wt.%CF钢摩擦副的干摩擦磨损性: 摩擦系数受滑行距离影响最大(相关度60.58%),滑行距离的增加使摩擦系数明显增加;其次是pv的影响(相关度24.97%)。pv的增加使摩擦系数略有增加。温度和交互双因素如温度/pv、距离/pv、温度/距离对摩擦系数的影响小。 磨损率受温度影响大(相关度45.98%);其次是滑行距离的影响(相关度26.07%);滑行距离和温度的增加使磨损率增加。pv和交互双因素如温度/pv、距离/pv、温度/距离对摩擦系数的影响小。 磨损形貌随温度变化明显,室温下磨损时,表面上出现研磨型磨损,在钢对偶上出现传递膜,传递膜主要发生在纤维附近。高温下磨损时,沿剪切方向有纤维运动,纤维和基体的一侧也有脱胶现象发生。 2) PEEK-30wt.%CF钢摩擦副在去离子水润滑条件下的摩擦磨损性: 摩擦系数的影响因素依次是粗糙度(相关度48.1%)、速度(相关度16.4%)、速度/接触应力(相关度8.5%)和接触应力(相关度6.6%)。磨损机理是研磨型磨损和粘着磨损; 磨损面发现纤维周围形成空洞,也呈现更强的粘着磨损。 3) 热处理对PEEK及其复合材料结晶性的影响: PEEK及其复合材料的结晶对微小的热处理的变化非常敏感;无论PEEK塑料或其复合材料,淬火态的结晶百分率高于时效态的结晶百分率;增强材料的
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