編號：CYYJ043528
篇名：陶瓷框架增強聚四氟乙烯仿生復(fù)合材料及其摩擦學性能研究
作者：伍雨馳 雷磊 劉旻帑 趙仲航 鄭靖 周仲榮
關(guān)鍵詞： 聚四氟乙烯復(fù)合材料 定向多孔陶瓷框架 仿生設(shè)計 耐磨性能 自潤滑
機構(gòu)： 西南交通大學機械工程學院摩擦學研究所
摘要： 針對聚四氟乙烯自潤滑復(fù)合材料耐磨性差這一工業(yè)潤滑領(lǐng)域的瓶頸問題,本研究中受人牙釉質(zhì)釉柱/釉間質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的抗磨作用機制啟發(fā),基于有限元分析和1種乙酸鋯改進的定向冷凍技術(shù),設(shè)計制備了定向多孔氧化鋯陶瓷框架增強聚四氟乙烯仿生復(fù)合材料,并對其力學性能和摩擦學行為進行了試驗研究.結(jié)果表明:仿生復(fù)合材料的自潤滑性能良好,力學性能和耐磨性遠優(yōu)于聚四氟乙烯和商用聚四氟乙烯自潤滑復(fù)合材料易格斯.與易格斯材料相比,仿生復(fù)合材料的硬度提高約1.8倍,彈性模量提高約15.2%,抗壓強度提高約2.8倍,磨損體積降低約76.6%.仿生復(fù)合材料優(yōu)異的摩擦學性能與定向多孔陶瓷框架增強結(jié)構(gòu)密切相關(guān),這種陶瓷框架增強結(jié)構(gòu)具有Voigt模型(復(fù)合材料承載能力上限)承載特性,能夠大幅提高復(fù)合材料的承載能力,避免材料表面發(fā)生嚴重變形和破壞,提高耐磨性.同時,仿生復(fù)合材料的氧化鋯陶瓷框架占比僅為25.6%(體積分數(shù)),高含量的聚四氟乙烯填料能夠有效地在摩擦接觸界面形成自潤滑轉(zhuǎn)移膜,實現(xiàn)良好潤滑.
