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添加La_2O_3对尼龙1010复合材料的硬度和摩擦磨损性能的影响

技术应用 | 来源:本网 | 发布日期:2018-03-20 查看次数:1667

核心提示:  稀土元素因其具有特殊的电子结构和物理化学性质,在材料科学中得到了广泛的应甩在聚合物中添加稀土可做各种荧光材料、激光材料、磁性材料和射线防护材料等聚合物稀土改性可提高其导电性能、热稳定性能和机械性能

  稀土元素因其具有特殊的电子结构和物理化学性质,在材料科学中得到了广泛的应甩在聚合物中添加稀土可做各种荧光材料、激光材料、磁性材料和射线防护材料等聚合物稀土改性可提高其导电性能、热稳定性能和机械性能等。目前稀土在摩擦学中的应用也得到了广泛的重视,稀土化合物(CeOiLa23CeF3LaF3和Y2O3等)作为高温润滑剂润滑油脂添加剂抗磨涂层添加剂和添加到合金中改善高温摩擦磨损性能等都得到了较多的研究+7.但在聚合物中填充稀土化合物增强其减摩耐磨能力的研究则极为鲜见,考察了几种稀土化合物填充聚四氟乙烯的摩擦磨损性能然而,稀土化合物填充不同聚合物中的减摩行为和减摩抗摩机理还有待于进一步的研究尼龙1010(PA1010)具有高强度、高韧性、耐高压、尺寸稳定性良好等优点,已广泛应用于机槭汽车造船、纺织仪表等工业部门,可用来代替有色金属或其它材料,但其摩擦系数偏高,耐磨性能还有待于进一步提高本文作者考察了La23添加量对PA1010摩擦磨损性能的影晌1从图中的曲线可以看出,复合材料的密度随La23含量的增加而上升,尤其是La23含量在40%范围内上升显著,而其硬度则存在一个最高值,La23含量在15%范围内硬度随La23含量的增力口而上升,在15%~40%范围内硬度随La23含量的增加而下降La23含量为15%的复合材料硬度最高,其值为HRM1172 2La2Qb添加量对摩擦磨损性能的影响La23复合材料与黄铜配摩时的摩擦系数随滑行距离的变化曲线如所示从这些曲线的变化可以看到一个共同的规律,即起始摩擦系数都较低,随滑行距离的增加摩擦系数迅速上升,达到最高值后又略有下降并趋于稳定稳态摩擦系数随La23含量的增加而下降取800m以后较稳定状态下的摩擦系数的平均值为该材料的摩擦系数。示出了与黄铜配摩时La23添充量对PA1010摩擦系数和磨损率的影响。可以看出,磨损率和摩擦系数随La23含量的变化有很相似的趋势,La23含量在15%范围内,随La23含量的增加摩擦系数和磨损率下降迅速,La23含量超过15%时,摩擦系数和磨损率下降不显著,有时还略有上升。纯PA1010的磨损率是含La23的PA1010复合材料的31倍。

  2.3配副对摩擦磨损性能的影响PA1010-La23复合材料分别与黄铜和45钢配摩的摩擦系数和磨损体积随La2 3添加量的变化如所示。可以看出,不同的摩擦副下添加La23均能减轻PA1010的摩擦,降低其磨损,与黄铜配摩时的摩擦系数和磨损体积均高于与45钢配摩2.4摩擦对偶表面形貌分析件黄铜环和45钢环摩擦表面上的转移膜形貌照片,比较可以看出复合材料在铜环表面上的转移膜(a)没有在钢环上的转移膜(b)连续致密。这与其和钢环配摩时减摩与耐磨性能均好于和铜环配摩的现象相一致2.5讨论中的试验曲线表明,PA1010-La23复合材料与黄铜配摩时的摩擦系数随滑行距离的变化曲线可分为3个阶段,即:失水上升阶段、转移膜形成下降阶段和稳定摩擦阶段。在大气环境中,PA1010-La23复合材料都有不同程度的吸水,吸水引起溶涨,削弱了PA1010分子间的氢键作用,使材料的剪切强度降低从中的曲线看到,所有样品的起始摩擦系数都远低于其稳态摩擦系数,说明吸水对摩擦行为有重要影响。随着滑行距离的增加,摩擦热使样品不断失水,摩擦系数迅速上升,达到最高值后,随着滑行距离的继续增加,转移膜逐渐形成,摩擦系数下降并趋于稳定。

  与钢环配摩时,磨屑为白色片状。与铜环配摩时,磨屑呈颗粒状,颜色为黑色将收集的磨屑放入盐酸溶液浸泡,黑色消失,溶液变蓝,证明磨屑中的黑色部分为氧化铜。这说明,由于摩擦热的结果铜环摩擦表面发生了氧化铜环摩擦表面上脆硬和松散的氧2化铜很容易在摩擦过程中脱落而成为磨屑的一部分由于氧化铜的磨粒磨损作用,使复合材料与铜环配摩的磨损量比与钢环的高La23稀土化合物具有六方层状结构,有润滑作用,加入PA1010后可减轻其与摩擦对偶粘着作用,使摩擦系数降低。稀土化合物在摩擦过程中会产生分解和发生摩擦化学反应摩擦化学反应会使原来转移膜与金属环之间的机械啮合转变为化学键合,增强了转移膜与钢环之间的结合力故在PA1010中添加稀土可显著增加其耐磨能力。

  量的增加而提高,而其硬度是以添加15%La23的复合材料最高oi在干P条件下添加bookmark6 S土化合物可bookmark7显著改善PA1010的摩擦磨损性能,综合考虑机械及摩擦磨损性能,La23最佳添加量为13%.的摩擦磨损性能优于和黄铜环配摩故在无腐蚀环境应用中应尽量选择与钢环组成摩擦副


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