本文關鍵詞：聚四氟乙烯基超聲電機耐磨涂層的研究

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【摘要】：超聲電機因具有許多優(yōu)異的性能而廣泛應用于航空航天、國防軍事和精密定位等諸多前沿領域。由于超聲電機是靠定轉子間的摩擦產生驅動力,因而界面摩擦材料的性能對超聲電機的機械特性和使用壽命有著至關重要的影響。聚四氟乙烯因具有摩擦系數低、化學穩(wěn)定性強和耐高低溫等特性,成為超聲電機首選的摩擦材料。本論文選用聚四氟乙烯為研究對象,并通過聚苯酯、碳纖維以及納米氧化鋁及其纖維單一或混合填充對其進行改性,以制備符合超聲電機使用要求的摩擦材料。論文系統研究了聚四氟乙烯基復合材料涂層的制備工藝、組分設計,以及不同填料、不同含量對聚四氟乙烯基復合材料涂層的力學、摩擦學、防粘性及超聲電機輸出特性等性能影響,并利用掃描電鏡分析了復合材料涂層表面的原始形貌和磨損形貌,探討了復合材料的磨損機理。得到了以下主要結論:1、制備不同含量聚苯酯改性聚四氟乙烯基超聲電機摩擦材料。結果表明:聚苯酯對聚四氟乙烯的微觀結構產生影響,適量的聚苯酯不但可以提高復合材料涂層的力學性能和防粘性能,還可以顯著提高復合材料涂層的耐磨損性能,磨損率最低時為3.42×10-4mm3/N·m。經10wt.%聚苯酯改性后的涂層表面磨損損傷明顯減輕,僅存在少許微裂紋,磨損機理主要為疲勞磨損。此時聚四氟乙烯基復合材料綜合性能最好。2、制備碳纖維協同聚苯酯改性聚四氟乙烯基超聲電機摩擦材料。結果表明:與聚苯酯改性相比,碳纖維協同聚苯酯改性后的聚四氟乙烯基復合材料涂層的綜合性能明顯增強,其附著力高達0級;當碳纖維含量為10wt.%時,涂層的磨損率為3.35×10-4mm3/N·m,磨損機理主要為粘著磨損,此時聚苯酯/聚四氟乙烯基復合材料為超聲電機輸出特性很好的摩擦材料。3、制備納米氧化鋁和氧化鋁纖維分別協同聚苯酯改性聚四氟乙烯基超聲電機摩擦材料。結果表明:適量填充不同形態(tài)的氧化鋁均能提高聚苯酯/聚四氟乙烯基復合材料涂層的力學性能、防粘性能及耐磨性能。但納米氧化鋁更能顯著改善復合材料涂層的綜合性能,其中1%納米氧化鋁改性后的復合涂層接觸角為142o,防粘性最好,磨損率為2.88×10-3mm3/N·m。當分別填充1wt.%納米氧化鋁和0.5wt.%氧化鋁纖維時,聚苯酯/聚四氟乙烯基復合材料使超聲電機具有較高的空載轉速和較大的堵轉扭矩,超聲電機的綜合性能優(yōu)異。
【關鍵詞】：摩擦材料 聚四氟乙烯 聚苯酯 碳纖維 納米氧化鋁 氧化鋁纖維 超聲電機
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB39;TM359.9
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-12
• 注釋表12-13
• 縮略詞13-14
• 第一章 緒論14-28
• 1.1 摩擦學14-19
• 1.1.1 摩擦學的發(fā)展14-15
• 1.1.2 摩擦原理15-17
• 1.1.3 磨損機理17-19
• 1.2 超聲電機摩擦材料19-24
• 1.2.1 超聲電機簡介19-21
• 1.2.2 超聲電機對摩擦材料的要求21-22
• 1.2.3 超聲電機摩擦材料進展22-24
• 1.3 聚四氟乙烯的結構及性能24-26
• 1.3.1 聚四氟乙烯的結構和特點24-25
• 1.3.2 聚四氟乙烯的摩擦機理及其改性25-26
• 1.4 本論文研究的主要內容26-28
• 第二章 PTFE基摩擦材料的制備工藝及測試方法28-39
• 2.1 引言28
• 2.2 聚四氟乙烯基摩擦材料的制備流程28-33
• 2.2.1 原料選擇29
• 2.2.2 基材預處理29-30
• 2.2.3 原料表面處理30-31
• 2.2.4 涂層制備31-33
• 2.3 摩擦材料涂層的性能測試33-38
• 2.3.1 硬度測試33
• 2.3.2 附著力測試33
• 2.3.3 防粘性能測試33-34
• 2.3.4 摩擦學性能測試34-36
• 2.3.5 涂層表面形貌表征36
• 2.3.6 超聲電機機械性能測試36-38
• 2.4 本章小結38-39
• 第三章 聚苯酯改性聚四氟乙烯基復合材料的性能研究39-50
• 3.1 引言39
• 3.2 實驗部分39-41
• 3.2.1 原料39-40
• 3.2.2 原料處理40
• 3.2.3 試樣制備40-41
• 3.2.4 性能測試41
• 3.3 結果與討論41-48
• 3.3.1 涂層表面原始形貌41-43
• 3.3.2 力學性能43-44
• 3.3.3 防粘性能44-46
• 3.3.4 摩擦學性能46-47
• 3.3.5 涂層表面磨損形貌47-48
• 3.3.6 超聲電機機械特性48
• 3.4 本章小結48-50
• 第四章 碳纖維改性POB/PTFE基復合材料涂層50-60
• 4.1 引言50
• 4.2 實驗部分50-52
• 4.2.1 原料50-51
• 4.2.2 試樣制備51-52
• 4.2.3 性能測試52
• 4.3 結果與討論52-58
• 4.3.1 涂層表面原始形貌52-53
• 4.3.2 力學性能53-54
• 4.3.3 防粘性能54-55
• 4.3.4 摩擦學性能55-57
• 4.3.5 涂層表面磨損形貌57
• 4.3.6 超聲電機機械特性57-58
• 4.4 本章小結58-60
• 第五章 不同形態(tài)氧化鋁改性POB/PTFE基復合材料60-72
• 5.1 引言60-61
• 5.2 實驗步驟61-63
• 5.2.1 原料61-62
• 5.2.2 試樣制備62-63
• 5.2.3 性能測試63
• 5.3 結果與討論63-71
• 5.3.1 涂層表面原始形貌63-64
• 5.3.2 力學性能64-66
• 5.3.3 防粘性能66
• 5.3.4 摩擦學性能66-68
• 5.3.5 涂層表面磨損形貌68-70
• 5.3.6 超聲電機機械特性70-71
• 5.4 本章小結71-72
• 第六章 總結與展望72-74
• 6.1 總結72-73
• 6.2 展望73-74
• 參考文獻74-79
• 致謝79-80
• 在學期間的研究成果及發(fā)表的學術論文80

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