對(duì)PTFE/Kevlar纖維混合編織襯墊分別進(jìn)行超聲波處理、稀土CeO2處理后,制備了自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承,利用Instron5944型電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)和自制的高頻擺動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)對(duì)關(guān)節(jié)軸承進(jìn)行了剝離強(qiáng)度測(cè)試和摩擦磨損性能試驗(yàn),考察了前處理工藝對(duì)關(guān)節(jié)軸承的黏接性能和摩擦學(xué)性能的影響,并采用掃描電鏡(SEM)觀察分析了襯墊表面的微觀形貌變化,以探究軸承的摩擦學(xué)性能與襯墊形成PTFE轉(zhuǎn)移膜的成膜性能之間的關(guān)系。結(jié)果表明,襯墊經(jīng)改性前處理后,不僅提高了襯墊與基體的黏接性能,而且提高了軸承的摩擦學(xué)性能;軸承的摩擦學(xué)性能與其在摩擦磨損過(guò)程中形成PTFE轉(zhuǎn)移膜的成膜性能之間存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系,即PTFE轉(zhuǎn)移膜的形成越快,耐磨性、均勻連續(xù)性越好,在摩擦磨損過(guò)程中表現(xiàn)出較優(yōu)的摩擦誘導(dǎo)成膜性能,其摩擦學(xué)性能也越優(yōu)。 

【文章來(lái)源】：中國(guó)機(jī)械工程. 2016年02期 北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

圖１試驗(yàn)軸承結(jié)構(gòu)圖試驗(yàn)方法

稀土ＣｅＯ２溶液處理是將襯墊在常溫下浸入含有ＣｅＯ２的稀土溶液中浸泡１～２ｈ（浸泡液的其他成分為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為０．５％～２％的ＨＮＯ３、０．０１％～０．０５％的ＣＯ（ＮＨ２）２、１％～３％的ＮＨ４Ｃｌ以及９０％～９７％的去離子水按一定比例配制），在溫度為８０～１００℃的烘箱中烘干２～３ｈ后，再放在空氣中平衡１２～２４ｈ。圖１試驗(yàn)軸承結(jié)構(gòu)圖１．２試驗(yàn)方法１．２．１剝離試驗(yàn)剝離強(qiáng)度是衡量襯墊黏接性能的重要指標(biāo)，圖２為剝離強(qiáng)度測(cè)試示意圖。利用自制的關(guān)節(jié)軸承剝離夾具將試樣夾持在Ｉｎｓｔｒｏｎ５９４４型電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)上，兩夾具以一定的速度遠(yuǎn)離，將纖維襯墊從自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承外圈內(nèi)球面上剝離下來(lái)。參照美國(guó)航空標(biāo)準(zhǔn)ＳＡＥ－ＡＳ８１８２０［６］，制定本試驗(yàn)的剝離角度為１４０±４０°，剝離速度為１９ｍｍ／ｍｉｎ，采集間隔為２ｍｓ。剝離前進(jìn)行襯墊黏附度檢驗(yàn)，保證其９０％緊緊黏附；剝離后進(jìn)行牢靠性檢驗(yàn)，不允許有外接圓直徑相當(dāng)于外圈寬度的２５％或６．３５ｍｍ（取兩者較小者）的未黏牢區(qū)域。圖２剝離強(qiáng)度測(cè)試示意圖利用Ｏｒｉｇｉｎ軟件對(duì)剝離曲線進(jìn)行求積處理來(lái)計(jì)算剝離強(qiáng)度（每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)重復(fù)３次，最后取平均值），其具體計(jì)算公式為σ＝ＣＳＬＤ（１）式中，Ｃ為剝離曲線圖上單位高度所代表的載荷，Ｎ／ｍｍ；Ｓ為剝離曲線求積的面積，ｍｍ２；Ｌ為襯墊剝離的長(zhǎng)度，ｍｍ；Ｄ為剝離試樣的寬度，ｍｍ。１．２．２摩擦磨損試驗(yàn)?zāi)Σ聊p試驗(yàn)在自制的關(guān)節(jié)軸承性能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，其結(jié)構(gòu)如圖３所示。圖３

離曲線。可以看出，襯墊在剝離過(guò)程中剝離載荷隨剝離長(zhǎng)度的變化曲線呈鋸齒狀波動(dòng)，襯墊經(jīng)超聲波及稀土ＣｅＯ２處理后，剝離載荷整體有所提高，其中經(jīng)超聲波處理后的剝離載荷提高顯著，平均剝離載荷達(dá)到７Ｎ，而未經(jīng)改性處理的僅為３．８Ｎ，提高了近１倍，并且剝離曲線波動(dòng)幅度不大，曲線較為平滑（圖６），表現(xiàn)為襯墊黏接質(zhì)量較高，黏接性能較好；襯墊經(jīng)稀土ＣｅＯ２處理后剝離載荷的提高次之，且剝離曲線波動(dòng)也不大，較為平滑（圖７），表現(xiàn)為黏接質(zhì)量平均水平較高，黏接性能較好。圖５關(guān)節(jié)軸承的剝離曲線（未處理）圖６關(guān)節(jié)軸承的剝離曲線（超聲波處理）圖７關(guān)節(jié)軸承的剝離曲線（稀土ＣｅＯ２處理）２．２關(guān)節(jié)軸承的摩擦磨損性能在擺動(dòng)頻率為２．５Ｈｚ、載荷為３０ＭＰａ的條件下，襯墊改性前后軸承的摩擦學(xué)性能隨旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)時(shí)間的變化曲線如圖８～圖１０所示。可以看出，襯墊經(jīng)超聲波及稀土ＣｅＯ２處理后，關(guān)節(jié)軸承的摩擦因數(shù)、磨損量及摩擦溫度均有所減小，表明襯墊經(jīng)改性處理后軸承的摩擦學(xué)性能有較大改善，其中，襯墊經(jīng)稀土ＣｅＯ２處理后的軸承摩擦學(xué)性能最優(yōu)。對(duì)比不同擺動(dòng)時(shí)間下的三個(gè)測(cè)量參數(shù)，在擺動(dòng)時(shí)間小于１００ｍｉｎ（初始階段）時(shí)，三個(gè)測(cè)量參數(shù)快速增大，在１００～３００ｍｉｎ之間逐漸趨于穩(wěn)定，此階段可視為成膜階段，最后在擺動(dòng)時(shí)間超過(guò)３００ｍｉｎ（最終階段）時(shí)測(cè)量參數(shù)再次增大。從圖８可以看出，與改性前相比，襯墊經(jīng)超聲波及稀土ＣｅＯ２處理后軸承的摩擦性能均得到改善，軸承經(jīng)稀土ＣｅＯ２處理后的摩擦性能優(yōu)于經(jīng)超聲波處理后的摩擦性能。從圖９可以看出，與改性前相比，襯墊

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Influence of Weave Structures on the Tribological Properties of Hybrid Kevlar/PTFE Fabric Composites[J]. GU Dapeng*, YANG Yulin, QI Xiaowen, DENG Wei, and SHI Lei Key Laboratory of Fundamental Science of Mechanical Structure and Material Science under Extreme Condition for National Defence, Yanshan University, Qinhuangdao 066004, China.  Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2012(05)
[2]載荷對(duì)Kevlar/PTFE纖維混雜織物摩擦學(xué)性能的影響[J]. 楊育林,谷大鵬,范兵利,陳素文.  燕山大學(xué)學(xué)報(bào). 2011(06)
[3]超聲波預(yù)處理對(duì)對(duì)位芳綸纖維結(jié)構(gòu)的影響[J]. 魏家瑞,唐愛(ài)民,孫智華.  材料工程. 2009(04)
[4]Effect of rare earth elements addition on thermal fatigue behaviors of AZ91 magnesium alloy[J]. Hossein Bayani,Ehsan Saebnoori.  Journal of Rare Earths. 2009(02)
[5]稀土改性劑處理對(duì)芳綸/環(huán)氧復(fù)合材料層間剪切強(qiáng)度的影響[J]. 吳炬,程先華.  稀有金屬材料與工程. 2005(12)
[6]稀土處理對(duì)F-12纖維/環(huán)氧復(fù)合材料拉伸性能的影響[J]. 吳炬,程先華.  上海交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2005(11)
[7]超聲作用對(duì)芳綸纖維表面性質(zhì)的影響[J]. 劉麗,張翔,黃玉東,姜彬,張志謙.  復(fù)合材料學(xué)報(bào). 2003(02)
[8]芳綸纖維/環(huán)氧復(fù)合材料界面超聲連續(xù)改性處理[J]. 劉麗,張翔,黃玉東,張志謙.  航空材料學(xué)報(bào). 2003(01)
[9]聚四氟乙烯自潤(rùn)滑編織復(fù)合材料關(guān)節(jié)軸承的擺動(dòng)摩擦磨損性能研究[J]. 向定漢,潘青林,姚正軍.  摩擦學(xué)學(xué)報(bào). 2003(01)
[10]Impact Wear Properties of Metal-Plastic Multilayer Composites Filled with Glass Fiber Treated with Rare Earth Element Surface Modifier[J]. 程先華,薛玉君.  Journal of Rare Earths. 2001(03)



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