【摘要】：隨著汽車、航天等行業(yè)的快速發(fā)展,對(duì)應(yīng)用于本領(lǐng)域的工程塑料齒輪的應(yīng)用工況要求更加苛刻。工程塑料齒輪易出現(xiàn)輪齒折斷、齒面磨損等失效形式,因此制備強(qiáng)韌性和高溫自潤(rùn)滑性能有機(jī)統(tǒng)一的高溫自潤(rùn)滑復(fù)合材料,對(duì)提高工程塑料齒輪的應(yīng)用工況以及延長(zhǎng)使用壽命具有重要意義。本文基于高分子聚合物官能化和合金化技術(shù),結(jié)合多元復(fù)合填料的協(xié)同改性機(jī)理對(duì)PEEK基高溫自潤(rùn)滑復(fù)合材料進(jìn)行設(shè)計(jì)制備,并對(duì)其物理性能、機(jī)械性能、熱學(xué)性能以及摩擦學(xué)性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究。采用溶解度參數(shù)和玻璃轉(zhuǎn)化溫度相結(jié)合的方法對(duì)復(fù)合材料基體進(jìn)行研究,結(jié)果表明:三元PEEK/PEI/PES基體的相容性較好,并確定其組分比為85/10/5。基于復(fù)合材料的耐磨性和增強(qiáng)性原則,添加不同含量的短碳纖維(SCF)、二硫化鉬(MoS_2)、鈦酸鉀晶須(PTW)、二氧化鈦(TiO_2)作為復(fù)合材料增強(qiáng)相;采用傳統(tǒng)數(shù)學(xué)模型和有限元相結(jié)合的方法,研究了添加劑組分及組分比與復(fù)合材料摩擦系數(shù)、彎曲強(qiáng)度和摩擦生熱引起溫升的關(guān)系。采用真空熱壓燒結(jié)法制備了復(fù)合材料,并對(duì)其機(jī)械性能和熱學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果表明:復(fù)合材料彎曲強(qiáng)度、硬度以及熱穩(wěn)定性均明顯增強(qiáng),彎曲強(qiáng)度隨著MoS_2、PTW、TiO_2含量的增加先增大后減小,而隨著SCF含量的增加逐漸增大。干摩擦條件下,在高溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn)。結(jié)果表明:在添加劑的協(xié)同作用下,PEEK基高溫自潤(rùn)滑復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能得到提高。隨著SCF和MoS_2含量的增加,復(fù)合材料的摩擦系數(shù)和磨損率先減小后增大;隨著PTW晶須含量的增加,復(fù)合材料的摩擦系數(shù)和磨損率都逐漸降低;隨著TiO_2含量的增加,復(fù)合材料的摩擦系數(shù)先減小后增大,而磨損率逐漸增大。當(dāng)添加劑SCF、MoS_2、PTW的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為10%、10%、15%時(shí),復(fù)合材料摩擦學(xué)性能最優(yōu),其摩擦系數(shù)和磨損率分別為0.25和1.65′10-8cm3·N-1·m-1。相對(duì)于試驗(yàn)轉(zhuǎn)速和載荷,溫度改變對(duì)復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能影響較大。隨著溫度的升高,復(fù)合材料的摩擦系數(shù)先減小后增大,而磨損率逐漸增大。當(dāng)試驗(yàn)溫度為100℃時(shí),復(fù)合材料摩擦系數(shù)最低,復(fù)合材料適合的溫度工況為0~150℃。通過(guò)SEM和XRD對(duì)摩擦磨損表面進(jìn)行分析,探討了復(fù)合材料的自潤(rùn)滑機(jī)理。
【圖文】：

是應(yīng)用最為廣泛的、傳動(dòng)比穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)[1]。基于產(chǎn)因其具有降噪、耐腐蝕、自潤(rùn)滑料發(fā)展歷程圖。聚甲醛（POM）種工程塑料材料，因其性能較低（LCP）主要用來(lái)制造電子、儀尺寸穩(wěn)定性好，耐高溫性強(qiáng)等酮（PEEK）因其優(yōu)異特性，被等苛刻工況中使用[3]。

溫自潤(rùn)滑復(fù)合材料的設(shè)計(jì)制備及其摩擦學(xué)性能研究4圖 1.3 常見(jiàn)聚醚醚酮工業(yè)產(chǎn)品圖1.3.2 聚醚醚酮（PEEK）的國(guó)內(nèi)外研發(fā)現(xiàn)狀隨著 PEEK 市場(chǎng)需求的增長(zhǎng)，全球最大的 PEEK 制造商威格斯正積極研發(fā)高性能PEEK 新產(chǎn)品。威格斯 PEEK 系列產(chǎn)品為粒料、粉料、以及半成品（如薄膜和管材）等多種形式[17]。威格斯收購(gòu)使用工程塑料齒輪替代金屬齒輪的 Kleiss 齒輪公司后，能加快威格斯在 PEEK 齒輪行業(yè)的發(fā)展。全球領(lǐng)先的高性能塑料生產(chǎn)商索爾維公司一直積極擴(kuò)大產(chǎn)能，主要產(chǎn)品為 KetaSpirePEEK、AvaSpire PAEK 及 Zeniva PEEK 等[18]。近年，索爾維在追求產(chǎn)品的產(chǎn)量同時(shí)更注重其性能，，2014 年，KetaSpire 系列 PEEK 產(chǎn)品得到飛機(jī)制造商 Airbus（空中巴士）的認(rèn)可，表明索爾維 PEEK 產(chǎn)品在航天航空工業(yè)的應(yīng)用技術(shù)愈加成熟[19]。贏創(chuàng)工業(yè)集團(tuán)是德國(guó) PEEK 制品重要的生產(chǎn)商之一，2005 年收購(gòu)吉林大學(xué)高新材料有限責(zé)任公司建立合資企業(yè)吉大贏創(chuàng)高性能聚合物有限公司
【學(xué)位授予單位】：濟(jì)南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TB332

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2544379