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【6h】

二元添加剂(PTFE/ACF)填充PI复合材料摩擦学性能研究

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 PI概述及其应用现状

1.3 不同材料填充PI复合材料研究现状

1.4 本文主要研究内容

第2章 实验材料及PI复合材料成型试验设计

2.1 引言

2.2 实验材料

2.3 PI复合材料成型试验设计

2.4 本章小结

第3章 PI复合材料力学性能研究

3.1 引言

3.2 PI复合材料力学性能试验设计

3.2 正交试验方案

3.3 PI复合材料性能影响因素正交试验结果分析

3.4 不同填充材料对PI复合材料硬度的影响分析

3.5 不同填充材料对PI复合材料应力应变的影响分析

3.6 本章小结

第4章 PI复合材料摩擦学性能研究

4.1 引言

4.2 摩擦学试验设计及设备介绍

4.3 PTFE含量对PI复合材料摩擦学性能的影响

4.4 ACF含量对PI复合材料摩擦学性能的影响

4.5 本章小结

第5章 PI复合材料微观形貌分析及摩擦磨损机理分析

5.1 引言

5.2 PI复合材料断面形貌分析

5.3 PI复合材料磨损表面形貌分析

5.4 PI复合材料摩擦磨损机理分析

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢

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摘要

聚酰亚胺(PI)因具有耐高低温性能优良、机械强度高、耐辐射性能好、介电性能优良、抗蠕变能力强及化学性质稳定等优点在汽车、电子、航空航天等领域应用广泛。但纯PI摩擦系数较大、耐磨性较差,为克服以上缺陷,常通过填充不同添加剂改善纯PI的摩擦学性能,所得PI复合材料可作为优质摩擦学材料。
  本文以PI为基体材料,填充作为固体自润滑添加剂的聚四氟乙烯(PTFE)、活性碳纤维(ACF),采用热模压成型工艺制备 PI复合材料。取成型压力、成型温度、保温时间、PTFE含量及 ACF含量为主要因素,利用正交试验法,设定复合材料的拉伸强度为评价标准,确定最优组合,得出制备PI复合材料的最佳热模压成型工艺参数;制备PI复合材料并测试其力学性能,分析PTFE及ACF含量对PI复合材料力学性能的影响;利用CSM往复式摩擦磨损试验机进行PI复合材料摩擦学试验;利用三维白光扫描仪及扫描电子电镜(SEM)扫描 PI复合材料断面及磨损表面,得到磨损表面三维形貌、断面及磨损表面微观形貌,并分析了其摩擦磨损机理。
  正交试验及PI复合材料摩擦学试验结果表明:PI复合材料的最佳成型工艺为模压温度360℃,压力12.5MPa,保温保压50min,降至室温后脱模;PTFE与ACF的填充都可明显降低PI复合材料的摩擦系数,其中填充20%PTFE,10%ACF时复合材料的摩擦系数最小,是纯PI摩擦系数的1/4左右,具有明显的减摩效果;PI复合材料的力学性能及耐磨损性能随着 PTFE及 ACF含量的增加均有所减弱,分析认为PTFE的低力学性能降低了PI的强度,ACF含量增加降低了其与基体材料的结合强度,而适量 PTFE及 ACF的填充可使 PI复合材料的耐磨性有较大改善,其中填充15%PTFE,10%ACF时,复合材料的耐磨性最佳,为纯PI的1/41。分析认为PTFE有利于ACF与PI的结合,具有协同效用;纯PI的磨损机制主要为粘着磨损,而PI复合材料的磨损机制主要为轻微磨粒磨损。

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