發(fā)布時(shí)間：2018-02-27 00:01

  本文關(guān)鍵詞： 環(huán)氧樹脂 碳纖維 聚醚醚酮 納米碳化硅 鈦酸鉀晶須 耐蝕耐磨 復(fù)合材料 腐蝕　出處：《東北石油大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：石油化工生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)接觸到酸堿腐蝕性介質(zhì),會(huì)對(duì)金屬材料產(chǎn)生極大的損傷。聚合物基復(fù)合材料不但擁有與金屬材料相當(dāng)?shù)牧W(xué)性能、機(jī)械性能和摩擦學(xué)性能,而且還具備良好的化學(xué)穩(wěn)定性和可塑性等特點(diǎn)。因此在介質(zhì)中使用復(fù)合材料代替金屬材料是一種不錯(cuò)的選擇。為了滿足在苛刻條件下的使用要求,本文使用纖維增強(qiáng)和納米填充方法,制備了多種聚合物基復(fù)合材料,研究了其在腐蝕性介質(zhì)中的耐蝕耐磨性能。本文主要的研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:1.采用真空熱壓成型的方法制備了CF/EP復(fù)合材料�？疾炝薈F取向與滑動(dòng)摩擦方向夾角、浸泡時(shí)間、孔隙率和摩擦熱對(duì)復(fù)合材料耐蝕耐磨性能的影響。使用SEM分析了復(fù)合材料磨損面和對(duì)偶面的形貌,并得出磨損機(jī)理。浸泡實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,CF/EP復(fù)合材料的腐蝕質(zhì)量損失隨著浸泡時(shí)間的增加而增加,但是質(zhì)量損失很小,這是由于EP對(duì)CF的包裹作用和CF在復(fù)合材料內(nèi)緊密排列的原因。磨損實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,CF方向與滑動(dòng)摩擦方向的夾角對(duì)復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能有明顯影響。CF與滑動(dòng)摩擦方向成45o角時(shí),復(fù)合材料的摩擦系數(shù)最小,成90o角時(shí)復(fù)合材料的磨損量最小。SEM圖揭示了復(fù)合材料的磨損機(jī)理,CF方向與滑動(dòng)摩擦方向成0o到90o夾角之間時(shí),復(fù)合材料主要的磨損形式是纖維的打薄和剝離。當(dāng)纖維與對(duì)偶面成豎直方向時(shí),主要的磨損機(jī)理為纖維的斷裂。2.采用冷壓成型高溫?zé)Y(jié)的工藝制備了改性納米Si C增強(qiáng)PEEK復(fù)合材料。在10wt.%的硫酸溶液中,考察了浸泡時(shí)間和改性納米顆粒含量對(duì)復(fù)合材料耐蝕耐磨性能,對(duì)比研究了干摩擦條件和腐蝕性介質(zhì)中復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能。分別使用SEM和OM分析了復(fù)合材料磨損面和對(duì)偶面的形貌,并得出復(fù)合材料的磨損機(jī)理。介質(zhì)中的浸泡實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明2.5wt.%含量的改性納米Si C增強(qiáng)復(fù)合材料的腐蝕質(zhì)量損失最小。摩擦實(shí)驗(yàn)表明含量為2.5wt.%的改性納米Si C增強(qiáng)PEEK復(fù)合材料的磨損量最小,這是因?yàn)榧{米粒子具有良好的導(dǎo)熱性,還起到了滾珠和承載作用,以及與PEEK基體達(dá)到了最佳的包覆程度。而在10wt.%的硫酸溶液中,由于基體自身結(jié)構(gòu),基體與納米粒子的結(jié)合強(qiáng)度不同,酸溶液的冷卻和潤(rùn)滑作用,含量為1wt.%的復(fù)合材料的耐磨性最佳,耐磨性是相同環(huán)境下純PEEK的2倍。在酸性介質(zhì)中復(fù)合材料的耐磨性是相同含量的干摩擦條件下的3倍。由SEM和OM分析磨損面和對(duì)偶面得出復(fù)合材料的磨損機(jī)理,當(dāng)填料含量大于5wt.%時(shí),磨粒磨損成為主要的磨損機(jī)理。3.采用冷壓成型高溫?zé)Y(jié)的工藝制備了改性Si C/CF/PEEK和改性Si C/PTW/PEEK兩種復(fù)合材料。在PH=1的硫酸溶液中,測(cè)試了納米粒子含量和不同填料對(duì)復(fù)合材料耐蝕耐磨性能的影響。使用SEM和邵氏硬度測(cè)量?jī)x分析了復(fù)合材料的摩擦磨損機(jī)理。摩擦實(shí)驗(yàn)表明由于CF、PTW與改性納米粒子的協(xié)同和傳熱作用,當(dāng)納米粒子含量為2.5wt.%時(shí)兩種復(fù)合材料的磨損量最小。由于PTW的強(qiáng)度和傳熱能力高于CF,當(dāng)改性納米粒子含量相同時(shí),含有PTW的復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能優(yōu)于CF的復(fù)合材料,對(duì)比填充最優(yōu)含量納米粒子的兩種復(fù)合材料得出,含有PTW的復(fù)合材料的耐磨性是含有CF的六倍。由SEM分析兩種復(fù)合材料的磨損面得出復(fù)合材料表面發(fā)生了粘著磨損,短纖維(CF和PTW)與納米粒子的傳熱作用和協(xié)同作用減輕了犁削程度,提高了復(fù)合材料的耐磨性。
[Abstract]:In the petroleum chemical industry production often come into contact with acid and alkali corrosive medium, will cause great damage to the metal materials, polymer composites and metal materials not only have considerable mechanical properties, mechanical properties and tribological properties, but also has the characteristics of good chemical stability and plasticity. Therefore the use of composite materials instead of metal materials is a a good choice in the medium. In order to meet the requirements for use in harsh conditions, the enhancement and filling method using nano fiber, a variety of polymer composite materials were prepared, were studied in the corrosive medium corrosion resistance and abrasion resistance. The main research contents and conclusions are as follows: 1. using the method of vacuum hot pressing the forming of the CF/EP composite material was prepared. The CF orientation and sliding friction angle, immersion time was investigated, and the porosity of the composite friction heat corrosion resistance and abrasion resistance The effect of the use of SEM. The wear morphology and dual surface composite analysis, and the wear mechanism of immersion. The experimental results show that the corrosion weight loss of CF/EP composites increases with the increase of immersion time, but the quality loss is very small, this is due to CF EP and CF wrapped tightly arranged in composite materials the wear experiment results show that the tribological properties of CF sliding friction angle direction and the direction of composite material has obvious effects of.CF and 45o direction of sliding friction angle, the friction coefficient of composite wear minimum, minimum amount of.SEM map into 90o angle of composite material reveals the wear mechanism of composite materials, CF the direction and direction of sliding friction angle between 0o to 90o, the main wear form of composite fiber is thin and peeling. When the fiber and dual surface into a vertical direction, the main wear mechanism. The fracture.2. dimensional cold forming process by high temperature sintering modified Si nano C reinforced PEEK composite materials were prepared in sulfuric acid solution. The effects of 10wt.%, soaking time and modified nano particles content on the corrosion wear resistance of composite materials, a comparative study of the tribological properties of the composite material dry friction condition and corrosive media the use of SEM and OM respectively. The wear surface morphology analysis and dual surface composite material, and the wear mechanism of composite materials. The experimental results show that the immersion medium of nano Si C modified 2.5wt.% content enhanced corrosion weight loss of composites. The minimum friction experiments show that the content of nano Si modified C 2.5wt.% enhanced wear the amount of PEEK composite is minimum, this is because the nanoparticles have good thermal conductivity, but also played a ball and bearing capacity, and the PEEK matrix and reached the optimum level of coating. In 10wt.% sulfuric acid solution, the matrix structure, substrate bonding strength of nano particles and different cooling and lubricating effects of acid solution, content of 1wt.% composite is the best wear resistance, the wear resistance is 2 times the same environment of pure PEEK. In the acidic medium, the wear resistance of the composites is 3 times of condition the same content under dry friction. By SEM and OM analysis of worn surfaces and transfer the wear mechanism of composite materials, when the filler content is more than 5wt.%, the abrasive wear has become main wear mechanism of.3. process by cold pressing and high temperature sintering of Si modified C/CF/PEEK and modified Si C/PTW/PEEK two composite materials prepared. In sulfuric acid solution PH=1, effect of nanoparticles content and different fillers on the wear properties of the composites were tested using SEM. The corrosion resistance and hardness measurement were used to analyze the friction and wear mechanism of composite material friction. Cleaning experiments show that due to the CF, PTW and modified nanoparticles synergy and heat transfer, when the content of nanoparticles for wear 2.5wt.% two composite materials. Because the minimum strength and heat transfer ability of PTW is higher than CF, when the modified nanoparticles at the same content of composite material containing PTW composite material is superior to the tribological properties of CF. Comparison of two kinds of nanoparticles filled with optimal content of composite materials showed that the wear resistance of the composites containing PTW is six times with CF. By SEM analysis of the two kinds of composites that wear surface composite surface adhesion wear occurs, short fiber (CF and PTW) to reduce the degree of ploughing and heat transfer effect of nanoparticles and the synergistic effect, improves the wear resistance of the composites.

【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB33

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本文編號(hào)：1540227