本文旨在研究不同纖維增強樹脂基復(fù)合材料（FRP）在金屬保護上的應(yīng)用,觀測分析不同F(xiàn)RP金屬保護樣和鋁合金摩擦副在摩擦后的微觀形貌,分析其摩擦磨損機理,并在此基礎(chǔ)上使用硅藻殼材料對其進行改性,分析硅藻殼對FRP材料在金屬保護應(yīng)用性能的影響。本實驗選用以高性能熱固性環(huán)氧樹脂為樹脂基體,碳纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維及芳綸纖維四種纖維為增強纖維的FRP材料,確定在金屬上的鋪設(shè)和固化工藝,制備出FRP金屬保護試樣。通過摩速和載荷的變量設(shè)計,測量不同試樣的摩擦磨損性能,并觀察摩擦表面形貌,測量表面成分,得出適用于不同摩擦條件下金屬保護的FRP材料。同時使用硅藻殼對FRP材料進行改性并制樣,通過設(shè)計實驗,探究其對不同F(xiàn)RP材料在金屬保護上的影響。實驗結(jié)果表明,纖維種類的不同對FRP金屬保護樣的摩擦磨損性能影響極大。碳纖維為增強材料時,因為碳材料的多層結(jié)構(gòu)性能,可以有效地在摩擦表面形成固體潤滑層,使試樣的平均摩擦系數(shù)與磨損率都相對較低,適用于要求低摩擦系數(shù)的任何穩(wěn)定摩擦速度與穩(wěn)定載荷工作環(huán)境中的金屬保護;玻璃纖維為增強材料時,由于其較高的硬度,所以在承載范圍內(nèi)可以很好地對外力進行傳導(dǎo),所以試樣在高載荷... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

纖維的種類

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-2-應(yīng)用場景。同時，合成纖維增強聚合物基復(fù)合材料表現(xiàn)出低密度，高比強度等優(yōu)異機械性能。所以在金屬磨損保護上，選取化學(xué)纖維來增強樹脂可以取得更優(yōu)異的性能[10,11]。圖1-1纖維的種類本課題擬在高速，高載荷的極端工況下，采用往復(fù)球狀摩擦方式，來研究纖維增強樹脂基復(fù)合材料對金屬的保護作用，并使用各種測試以及分析手段對復(fù)合材料的摩擦系數(shù)，磨擦表面，磨損量等進行研究分析，探究出具用不同纖維的纖維增強樹脂基復(fù)合材料在金屬保護應(yīng)用上的工作環(huán)境，并在此基礎(chǔ)上，使用硅藻殼材料對纖維增強樹脂基復(fù)合材料進行改性，進一步提升復(fù)合材料在金屬保護上的性能。為實際工業(yè)應(yīng)用提供重要的數(shù)據(jù)及技術(shù)支持，并為各種金屬設(shè)備及零件保護提供材料選取依據(jù)。1.2纖維形態(tài)對纖維增強樹脂基復(fù)合材料耐磨性能的影響在纖維增強樹脂基復(fù)合材料中，纖維形態(tài)對其性能的影響極大，所以需要根據(jù)應(yīng)用場景和性能要求來選取合適的纖維形態(tài)。纖維的形態(tài)根據(jù)其單絲的長度可以分為連續(xù)長纖維和短切纖維，同時連續(xù)纖維還可以根據(jù)其多絲形態(tài)進一步劃分[12]（見圖1-2）。圖1-2纖維形態(tài)[12]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-3-短切纖維的長度一般在5mm-20mm之間（見圖1-3），短切纖維增強樹脂基復(fù)合材料在一定程度上擁有著較好的各向同性，但是它的這種各向同性受到短切纖維取向均勻度的影響，且承載能力較差。而連續(xù)長纖維在其形態(tài)上又可以細(xì)分為在單一取向的連續(xù)纖維（見圖1-3）與雙重取向的編織纖維（見圖1-4），在單一取向纖維增強樹脂基復(fù)合材料中，纖維方向?qū)ζ湫阅芷鸬搅藳Q定作用，不同方向下其力學(xué)性能是不同的，適用于單一方向外力的條件下，而在復(fù)雜的力學(xué)環(huán)境下，單向連續(xù)纖維增強樹脂基復(fù)合材料的性能很難達到理想的要求[13,14]。圖1-3短切纖維和連續(xù)纖維[13,14]a)短切纖維；b)連續(xù)纖維為了使連續(xù)纖維增強樹脂基復(fù)合材料獲得如鈦和鋁一樣的各向同性，使得其在所有方向上提供相同的力學(xué)性能，可以對連續(xù)纖維進行編織形成編織纖維，再與樹脂結(jié)合成為編織纖維增強樹脂基復(fù)合材料。連續(xù)纖維的編織方式一般為三種：平紋，斜紋和鍛紋（見圖1-4），斜紋編織纖維增強樹脂基復(fù)合材料的大部分力學(xué)性能都較為優(yōu)異，但在磨損性能上，其表現(xiàn)不如平紋編織增強樹脂基復(fù)合材料。因為在磨損過程中，破碎或者粉碎的纖維碎片能否從摩擦接觸區(qū)轉(zhuǎn)移，極大地影響著材料的磨損性能，平紋編織最為緊密，雖然容易導(dǎo)致最大的纖維損傷，但同時可以極大地阻擋磨屑與纖維碎片的逃逸，故可以導(dǎo)致最低的磨損率[15-17]。圖1-4三種編織纖維[15-17]a)平紋；b)斜紋；c)鍛紋在纖維增強樹脂基復(fù)合材料的應(yīng)用上，主要是從磨損方面來對金屬進行保

【參考文獻】：
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