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摩擦材料研究论文的统计分析论文(第5页)

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  橡胶材料因具有减振、抗摩擦磨损、易加工等特性而被广泛使用在海洋平台的减振系统、海洋装备的密封系统等。橡胶可以克服传统金属摩擦副寿命短、漏油污染等缺点,被广泛应用于海水润滑轴承。

  廖明义等制备了丁腈橡胶摩擦副,研究其在海水介质中的摩擦磨损性能,研究发现:炭黑量和二氧化钼添加量明显影响橡胶的摩擦因数和磨损量;随着载荷的增大,橡胶摩擦副的摩擦因数和磨损量均呈现先增大后减小再明显增大的趋势;随着转速的增大,橡胶摩擦副的摩擦因数和磨损量均明显减小,并且海水中的摩擦因数和磨损量均大于淡水,原因主要是海水中含有大量的Na+、Cl- 阻碍海水在橡胶摩擦副表面形成光滑的水膜;配副45#钢产生了电化学腐蚀,在增加其表面粗糙度的同时也削弱了海水的润滑作用,导致摩擦副在海水中的摩擦因数与磨损量增加。他们随后研究了氯磺化聚乙烯(CSM)橡胶摩擦副在海水中的摩擦磨损特性,同时与丁腈橡胶(NBR)进行对比,结果表明:CSM显示出优异的耐水性能,均优于NBR;在变速、变载荷的实验条件下,CSM 摩擦副的摩擦系数、磨损量在绝大多数工况下均小于NBR,是一种制备水润滑橡胶摩擦副的理想基体材料。董从林等系统研究了橡胶材料在水润滑轴承上的润滑机理、磨损机理和可靠性寿命等,获得较好的试验结果。橡胶材料在海水中的摩擦学特性受橡胶的种类、填料、载荷、转速、海水环境等影响。海水中所含有的离子阻碍了橡胶表面产生润滑膜,配副材料的腐蚀也进一步加剧摩擦表面的磨损。因此,在实际研究中针对其所存在的缺点,需对橡胶材料进行改性,以期获得更好的摩擦磨损性能,同时,选取性能优越的配副材料也尤为关键。

  1.5 聚合物与陶瓷配副在海水中的摩擦学行为

  海水液压泵作为海水液压传动的核心元件之一,被广泛地应用于海洋工程装备技术中,而海水液压泵关键摩擦副的材料因为使用环境的特殊一直受到极大的限制。一方面,需要摩擦副材料耐海水腐蚀;另一方面需要摩擦副材料耐磨损,因此研究出适合海水液压泵关键摩擦副部件的材料具有非常重要的意义。

  Sumer等研究了PEEK(聚醚醚酮)和玻璃纤维增强PEEK在干摩擦和水润滑条件下的摩擦磨损特性,研究发现纯PEEK和玻璃纤维增强PEEK的磨损系数和磨损率随着施加压力的增加而增加。磨损率随着滑动速度的增加而增加,但摩擦因数却随着速度的增加而降低。相比于干摩擦条件,水润滑条件下能获得较低的摩擦因数和磨损率。Zhang等研究了碳纤维增强PEEK在水润滑条件下的摩擦磨损特性,发现碳纤维增强PEEK比纯PEEK表现出更好的摩擦学特性,一些碳纤维被挤压和碾磨,混合分布在摩擦表面,提升了其耐磨性。碳纤维增强PEEK具有较小的摩擦因数,而且其在摩擦过程中的温度变化不大,可使其保持稳定的滑动状态。Chen等对比研究了碳纤维增强PEEK在干摩擦、纯水以及海水环境下的摩擦学行为,结果发现碳纤维能极大地提高PEEK在海水环境下的摩擦特性,特别是碳纤维体积分数为10%时,性能最好。原因是碳纤维能有效地分担摩擦接触面的负载,减少了基体的磨损。另外,海水表现出较好的润滑效果。申凤梅研究发现,氮化硅(Si3N4)不适宜用于滑动速度经常发生变化的摩擦配副材料,但适用于压力不断变化的场合。廖伍举等研究了PEEK450-FC30(碳纤维增强聚醚醚酮)与SiC(碳化硅)摩擦副在海水润滑下的摩擦磨损特性,发现在一定范围内的滑动速度、接触压力下,该摩擦副呈现较小的磨损率和摩擦系数。在海水润滑下,SiC磨损并不明显,而PEEK450-FC30的磨损主要是以塑性涂抹为特征的粘着和SiC 表面粗糙峰引起的机械犁耕。唐群国等研究了Ti(C,N)基金属陶瓷/CFRPEEK(碳纤维增强聚醚醚酮)配副在海水润滑下的摩擦磨损特性,研究发现:Ti(C,N)金属陶瓷表面存在大量材料制备过程中形成的孔洞,摩擦过程中CFRPEEK 表面脱落的磨屑嵌入这些微孔内,使其摩擦表面摩擦后无明显的磨屑,有利于减小摩擦;同时这些疏松的孔洞还能储存水,改善了润滑条件。

  在海水环境下,通过改变聚合物材料的成分,引进力学性能较好的玻璃纤维、碳纤维等材料所制得的聚合物复合材料具有优异的摩擦磨损特性;但聚合物的磨损仍然受配副材料的影响。纳米材料技术的发展为聚合物摩擦学的改性研究提供了新的理论与方法。系统深入研究纳米聚合物材料及复合填料的协同可提高聚合物材料在海水环境下的摩擦学特性。金属陶瓷兼有金属和陶瓷材料的特点,具有良好的耐磨性、高硬度以及良好的化学稳定性,也是近年来海水环境下摩擦副材料的研究热点之一。结合聚合物和某些陶瓷材料优异的摩擦学性能,系统地研究其在海水中的摩擦学、可靠性等关键问题,可以为海水液压泵中关键摩擦副材料的选取提供重要的依据。

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