【摘要】：隨著汽車、航天等行業(yè)的快速發(fā)展,對應用于本領(lǐng)域的工程塑料齒輪的應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,因此制備強韌性和高溫自潤滑性能有機統(tǒng)一的高溫自潤滑復合材料,對提高工程塑料齒輪的應用工況以及延長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)合多元復合填料的協(xié)同改性機理對PEEK基高溫自潤滑復合材料進行設(shè)計制備,并對其物理性能、機械性能、熱學性能以及摩擦學性能進行了系統(tǒng)研究。采用溶解度參數(shù)和玻璃轉(zhuǎn)化溫度相結(jié)合的方法對復合材料基體進行研究,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。基于復合材料的耐磨性和增強性原則,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)作為復合材料增強相;采用傳統(tǒng)數(shù)學模型和有限元相結(jié)合的方法,研究了添加劑組分及組分比與復合材料摩擦系數(shù)、彎曲強度和摩擦生熱引起溫升的關(guān)系。采用真空熱壓燒結(jié)法制備了復合材料,并對其機械性能和熱學性能進行測試。結(jié)果表明:復合材料彎曲強度、硬度以及熱穩(wěn)定性均明顯增強,彎曲強度隨著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機上對復合材料進行摩擦磨損試驗。結(jié)果表明:在添加劑的協(xié)同作用下,PEEK基高溫自潤滑復合材料的摩擦學性能得到提高。隨著SCF和MoS_2含量的增加,復合材料的摩擦系數(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,復合材料的摩擦系數(shù)先減小后增大,而磨損率逐漸增大。當添加劑SCF、MoS_2、PTW的質(zhì)量分數(shù)分別為10%、10%、15%時,復合材料摩擦學性能最優(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。相對于試驗轉(zhuǎn)速和載荷,溫度改變對復合材料的摩擦學性能影響較大。隨著溫度的升高,復合材料的摩擦系數(shù)先減小后增大,而磨損率逐漸增大。當試驗溫度為100℃時,復合材料摩擦系數(shù)最低,復合材料適合的溫度工況為0~150℃。通過SEM和XRD對摩擦磨損表面進行分析,探討了復合材料的自潤滑機理。
【圖文】：

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

溫自潤滑復合材料的設(shè)計制備及其摩擦學性能研究4圖 1.3 常見聚醚醚酮工業(yè)產(chǎn)品圖1.3.2 聚醚醚酮（PEEK）的國內(nèi)外研發(fā)現(xiàn)狀隨著 PEEK 市場需求的增長，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)量同時更注重其性能，，2014 年，KetaSpire 系列 PEEK 產(chǎn)品得到飛機制造商 Airbus（空中巴士）的認可，表明索爾維 PEEK 產(chǎn)品在航天航空工業(yè)的應用技術(shù)愈加成熟[19]。贏創(chuàng)工業(yè)集團是德國 PEEK 制品重要的生產(chǎn)商之一，2005 年收購吉林大學高新材料有限責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
【學位授予單位】：濟南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TB332

【參考文獻】

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本文編號：2544379