文摘

介绍了力学和摩擦学特性的钛酸钾晶须(PTW)增强环氧复合材料。各种测试变量的影响和材料参数对环氧/ PTW复合材料的摩擦磨损行为系统研究。摩擦学的测试进行pin-on-disc干滑动条件下装置。加入PTW发现改善复合材料的耐磨性和15 wt % PTW填充环氧树脂表现出特定的磨损率和摩擦系数最高最低相比其他的测试样本。PTW添加显示受益人影响密度、硬度和刚度性能的复合材料;然而,强度性能和延性降低被发现的PTW含量增加。扫描电子显微镜(SEM)图像的拉伸断裂表面和磨损表面选择样本显示不同的断裂机制。

1。介绍

环氧树脂是一种广泛应用的聚合物矩阵在复合材料行业,由于其优异的附着力许多增援。其硬度高,耐潮湿,良好的机械和热性能以及加工性能也必须强调[1]。在高分子行业的一个关键问题解决是进一步修改通过添加不同填料的环氧树脂的性能。不连续增援部队,包括颗粒、胡须和短纤维最近获得了很大的关注,因为随着性能的改善,间断地增强复合材料可以很容易地处理和接受各种二次操作,如车削、钻孔、铣(2]。最终性能的复合不仅取决于钢筋上的矩阵,还和它们之间的接口类型。钢筋,根据材料组成,其体积,大小,形状,和表面改性,可以影响许多性能包括强度、硬度、耐磨性,散热和尺寸稳定性。

几个研究人员探索的可能性修改热固性环氧树脂的行为通过加强不同类型的填料。硬陶瓷如碳化硼(B4C)、碳化硅(SiC)和铝(Al2O3)发现增强机械和/或环氧树脂的耐磨性3- - - - - -5]。软或润滑填料如石墨、钼硫化物(金属氧化物半导体2)和聚四氟乙烯(PTFE)有时被用作填料的环氧树脂,使其适合低摩擦、低磨损环境(4,6,7]。增强填料和之间的界面相互作用矩阵,填料受到不同的环境。这种企图发现改善复合材料的力学和摩擦学性能。实验结果通过史等。5]表明nano-Al整合2O3粒子会导致增加环氧树脂的弯曲模量和弯曲强度。指定的干滑动对钢片,摩擦系数和磨损率,而低浓度的环氧树脂可以减少nano-Al2O3,粒子的方法进一步发挥良好的效果。霁et al。8]发现很小的填料含量0.2卷%纳米SiC颗粒进行预处理的接枝聚合聚丙烯酰胺有效降低环氧树脂的摩擦系数和磨损率即使在高接触压力。罗德里格斯和布劳顿(9已经观察改善弯曲和拉伸强度介于24%和56%的硅烷处理B4C填充环氧树脂复合材料。不同的预处理来增援,硅烷偶联剂被广泛用来提高聚合物和无机填料之间的附着力10]。不同填料的硅烷功能化还发现提高填充环氧树脂复合材料的性能(11,12]。

胡须很短纤维异形单晶高完美和非常大的长径比。由于他们的小直径,胡须几乎是免费的缺陷,从而提出一个阻力非常接近理论上的最大价值预期从弹性理论。一般来说,陶瓷胡须显示高纵横比和许多重要的性质,如低密度、低的热膨胀系数,高强度和模量,高熔点,优良的耐化学腐蚀性。因此这些胡须主要用作增强材料在聚合物复合材料和非常有吸引力的材料成分的复合材料(13]。在可用的陶瓷胡须,钛酸钾晶须(K2O 6 tio2PTW)被发现是一种很有前途的强化物的耐磨复合材料由于其独特的性质,如优秀的机械性能、低硬度(摩氏硬度4),和良好的化学稳定性。PTW展品热耐久性、化学电阻率、可分散性和已经有用强化塑料、陶瓷、隔热涂料、离子交换材料和催化剂,石棉的替代品。PTW的价格范围从十分之一到二十分之一的成本SiC胡须(14]。

已经进行了很多尝试修改不同聚合物的力学和摩擦学性能通过加强PTW填料。朱et al。15)相比的影响各种胡须(硼酸镁、硫酸钙和PTW)对非金属的性能(酚醛树脂)摩擦材料和观察到PTW的最高耐磨性复合。金等。16]在干滑动显示填料形态的影响基于酚醛树脂复合材料的性能。他们得出的结论是,晶须(PTW)填充矩阵树脂表现出光滑的摩擦行为和耐磨性比颗粒(重晶石)填充树脂复合材料。在另一项研究形态影响曹et al。17]研究了非金属制动摩擦材料的摩擦磨损特性包含不同形状的PTW与分裂观察到摩擦材料形状PTW显示更好的摩擦稳定和提高耐磨性相比包含针形状PTW和血小板形状PTW材料。评估力学性能时,冯et al。18观察到小型PTW(直径0.77μ10.47米,长度μ5米)在中间体积分数wt %提高了抗拉强度、伸长率打破,缺口冲击强度、热变形温度35.6,46岁,3,在聚四氟乙烯和11%,分别。填料大小增加时在他们的研究中,机械性能如抗拉强度、伸长率和硬度发现恶化。然而,干摩擦测试表明,大PTW(直径1.86μ10.47米,长度μ米)表现得更好的同时提高了复合材料的耐磨性须内容(5 wt %)。根据这些观察,Abenojar et al。3)还指出,较大的大小(23μB m)4C颗粒小内容(6 wt %)环氧导致磨损率较低(11±1×10−4毫米3/ Nm)相比,小尺寸的粒子(7μ米)在同一填料的重量百分数。然而,当B相反的效果观察4C粒径增加。这些研究还表明,填料的尺寸和内容扮演了重要的角色在决定复合材料的属性。陈等人。19)系统地评估一系列PTW的抗拉强度蓖麻油基聚氨酯/环氧树脂互穿聚合物网络和找到一个最佳的增加复合材料的抗拉强度(25.5 MPa) PTW的3%。

虽然有几种报告PTW填充聚合物复合材料,系统研究处理PTW的使用作为环氧树脂填料并没有被执行。因此本研究的主要目的是增加不同数量的PTW环氧树脂和具体分析开发了复合材料的机械和干滑动磨损行为。

2。实验的细节

2.1。材料

室温固化环氧树脂(556光年)属于双酚A的缩水甘油醚(DGEBA)家庭以及基于氨基固化剂(HY951)作为基体材料。这些由亨斯迈先进材料India Pvt . Ltd .)班加罗尔,印度。强化陶瓷使用钛酸钾胡须,由杭州Dayangchem有限公司有限公司,香港。这些陶瓷的胡须是分裂型扫描电镜下观察(图1)长度/直径比高(20 - 40),物理力学属性表中列出1。EDAX分析是用来确定近似化学成分的胡须。图2表明PTW填料的谱峰的氧气,钾和钛。EDAX元素分析显示在表2确认和钛钾沉淀的存在。

表1
物理力学性能的钛酸钾胡须。
表2
元素的映射PTW填料。

图1
SEM PTW胡须的照片。

图2
EDAX频谱PTW的填料。
2.2。制备的复合材料

环氧树脂/ PTW复合材料是由简单的机械搅拌和真空辅助铸造技术。PTW含量按重量不一,从0到15%,5%的步骤。其他地方的详细程序制造复合材料提出了(20.]。测试样本大小不同的力学和摩擦学特性从铸造复合材料准备使用金刚石刀具。材料制作因此指定为EP0、EP5 EP10, EP15;指定的数字显示的重量百分比的胡须,分别。图3显示15%的SEM照片PTW填充环氧树脂。可见,microwhiskers都分布在树脂与环氧矩阵有良好的兼容性。


图3
SEM照片PTW填充环氧树脂的15%。
2.3。机械性能

所有机械测试环境条件下进行,按照ASTM标准。报告测试结果是五重复测量的平均值。复合材料的密度测定采用位移法按ASTM D792-13标准使用蒸馏水作为浸液。硬度是衡量使用洛氏硬度试验机按ASTM D785-08规模(M)。拉伸测试是根据ASTM D3039-08万能试验机(劳埃德JJ,伦敦,英国,1 - 20 kN)与十字头2毫米/分钟的速度和计50毫米的长度。抗弯性能进行了使用相同的万能试验机在三点加载条件下与十字头2毫米/分钟的速度,按ASTM D790-10计50毫米的长度。悬臂梁式冲击测试是无切口标本用摆锤式冲击试验机(Ceast,最大容量25 J)按ASTM D256-10确定开发了复合材料的冲击强度。

2.4。摩擦学性能

复合材料的摩擦学性能评价在干滑动条件下使用销盘测试配置(DUCOM TR 201 c,班加罗尔,印度)按ASTM G99-05 (2010)。磨损试验的样本大小10×10×3毫米被粘钢销10毫米的正方形截面和30毫米长度和接触(EN31年级62 HRC, 1.6μm Ra)碳钢阀瓣。之前测试样本对好成绩砂纸抛光(1200砂砾原文如此),以确保适当的配合端面接触。测试条件是正常的负载,10 N, 20 N,和30 N;滑动速度,0.5 m / s, 0.75 m / s,和1米/秒;和滑动距离,500米,1000米和1500米。销和标本当时称在电子天平(日本岛津制作所、AY220 0.1毫克的准确性)。之前和之后穿测试样本与丙酮清洗,去除磨屑。进行了三个试验,以确保测试数据的可重复性。减肥的测试样品给滑动磨损损失的措施。从测量体积损失计算减肥使用试样的密度数据。 The specific wear rate ( )是根据计算 在哪里 毫米容积损失3, 是负载在牛顿, 滑动距离m。在所有的实验条件内的磨损率被发现可再生的约10%。

摩擦力(牛顿)是直接从摩擦监控测量。摩擦系数(咖啡)按计算

2.5。形态属性

扫描电子显微镜(Jeol地产- 6380洛杉矶,在日本制造)被用来研究拉伸断裂表面和磨损表面的一些选定的样本。样品表面是黄金涂层(Jeol jfc - 1600汽车好涂布机)在扫描电镜观察。穿研究了复合材料的微观结构,揭示了最大的影响在干滑动磨损复合材料测试条件。

3所示。结果与讨论

3.1。机械性能
3.1.1。密度和硬度

PTW的影响内容的密度和硬度的环氧树脂提出了直方图如图4。它可以观察到,密度和硬度的整洁的环氧树脂提高逐渐与晶须的内容。这是因为PTW比环氧树脂密度和困难阶段行为提高密度和硬度性能的复合材料。然而,改进报道只是边际密度约7%和5% EP15复合材料的硬度。公司须到聚合物基质增加聚合物链的交联键密度进而有助于提高硬度。高硬度的鼓舞人心的方面是,通常更高的复合硬度是伴随着更高的耐磨性。


图4
密度和硬度的整洁的环氧树脂和环氧树脂/ PTW复合材料。

3.1.2。拉伸性能

拉伸性能测试的样品表中进行了总结3和图5说明了在拉伸加载条件下应力-应变曲线。可以看出,找到整洁的环氧树脂的拉伸强度降低的包容PTW填充物。最多减少20%的未改性环氧树脂的拉伸强度是观察到的须加载15 wt %。这些胡须作为应力集中的网站,导致复合材料的非均匀应力分布和高压力附近的胡须。在拉伸试验中,围绕这些填料环氧矩阵休息很快由于压力较高,导致减少环氧/ PTW复合材料的抗拉强度。然而,它可以注意到钢筋的PTW环氧矩阵提高了整洁的聚合物的拉伸模量。获得41% EP15复合材料的拉伸模量是观察。,这是可以理解的高硬材料如PTW,当添加到相对软树脂如环氧树脂,将有助于提高复合材料的模量的值。

表3
拉伸、弯曲和冲击性能的环氧树脂和环氧树脂/ PTW复合材料。

图5
拉伸应力-应变曲线为测试样本。

PTW发现填料对应变产生不利影响。这样的胡须组合变得更加脆弱,这导致减少材料的伸长率。形状不规则的填料如PTW,通常聚合物复合材料的强度降低,晶须和聚合物之间的部分分离microspaces阻碍应力转移从母体聚合物填料。这导致增加了脆性材料在拉伸加载条件。众所周知,PTW填料中nondeformable固体,从而提高晶须加载产生减少变形复合聚合物部分。这显然会导致减少伸长打破。它遵循从表3伸长的标本显示单调减少约31%作为复合PTW的内容从0增加到15 wt %。Taha et al。21)表明,复合刚度不主要取决于filler-matrix接口,但更有可能在拉伸加载方向绝对填充内容,确定了拉伸模量如切线模量在低应变值(0.05 - -0.25%),在没有界面脱胶是假定发生甚至附着力差的问题。因此发现PTW /环氧树脂复合材料的拉伸模量增加,即使强度降低。通常观察到拉伸模量的改善是打破的压力,可以描述在表3和引用的几位研究人员3,21]。

值得注意的是,尽管PTW填充剂的掺入降低了抗拉强度,它导致了整洁的环氧树脂的硬度的增加。这主要是因为在测试期间在加载条件下的差异。在拉伸加载条件,须矩阵接口容易剥离可能是由于两者之间的粘结强度差。但在硬度试验的情况下,压痕压力。因此,环氧矩阵阶段和固体PTW阶段也会很快的在一起,彼此接触更坚定。因此,接口能够更有效地转移的压力虽然界面附着力很差。这导致硬度的改善。类似的属性修改之前已经报道过陶瓷颗粒增强聚合物基复合材料(22]。

3.1.3。弯曲性能

类似于拉伸性能,同样的趋势是弯曲测试(表中观察到3)。microwhisker填充复合材料的抗弯强度是降低与晶须含量上升。EP15复合材料的抗弯强度较小的比18%的环氧树脂。然而,发现弯曲模量提高几乎线性须加载。最大增加观察抗弯刚度的44%相比,整洁的环氧树脂。刚性的影响塞尺stress-stain聚合物弯曲载荷作用下的行为是众所周知的。塞尺通常增加刚度,但另一方面他们可能有不利影响的强度和应变打破(23]。然而,复合材料的强度性能由预处理可以改善填料与合适的代理(5,9,24]。

在增强聚合物,它是常见的观察,抗弯强度高于拉伸优势。弯曲加载情况下,而不是作为压力者一样在拉伸加载,填充物显然援助一个复合的承载能力。这是由于这样的事实,压应力倾向于关闭裂缝垂直于外加应力和缺陷,相反裂纹开放机制发生在抗拉强度(25]。确认的力量比任何组合通过更详细的研究是非常重要的,因为拉伸和弯曲标本的大小不同。便宜弯曲标本更容易测试和可以用来估计极限抗拉应力的复合材料进行初步设计。尽管研究报道这种强度的比较少,从数据可用这样的比较。Ku和黄26)观察到中空玻璃微球填充环氧树脂复合材料的弯曲强度几乎是三倍的拉伸力量10 wt %的玻璃粉末强化。林等。27PEEK / CaCO)观察到弯曲的力量3复合材料在撒谎的范围1.90 -2.10倍的抗拉强度,当须内容不一,从0到45 wt %。在目前的研究中,发现这种力量比躺在1.93 - -2.02的范围。然而,这一比率下降略PTW含量的增加。

3.1.4。冲击强度

从表3,很明显,复合材料的冲击强度小于原始环氧和强化PTW的环氧并不有利于改善整洁的聚合物的抗冲击性。显著的损失(下降13%),环氧树脂/ PTW复合材料的冲击强度可以归因于穷人界面粘结须与聚合物基质的影响力量。从影响的结果,很明显,高纵横比填料粒子的刚度在复合不可避免地增加压力引起的附近的聚合物基质粒子在影响负载下了失败的边缘。通常情况下,加载的聚合物基质填料少吸收冲击能量的能力。填料干扰矩阵的连续性和个人填料是应力集中的网站,它可以作为微裂纹引发剂(28]。弯曲和拉伸强度性能,复合材料悬臂梁式冲击强度下降和替换PTW的环氧树脂;然而,差异并不显著。

Epoxy-based复合材料已知很容易受到内部造成的损害由于固有的低速度影响固化树脂的脆性,这可能会导致严重的安全性和可靠性问题。因此,对于高性能应用程序的改善损伤耐受性增强环氧树脂复合材料的冲击强度是至关重要的,在世界各地已被调查的主题。这个问题是可以克服的通过使用附加相增韧技术修饰符在哪里注册作为一个独立的阶段。根据使用的额外的阶段、环氧增韧可以分为四种类型:液体橡胶增韧、核壳粒子增韧、热塑性塑料增韧,和刚性粒子增韧29日]。

3.1.5。形态学的拉伸断裂表面

数据6(一)来6 (d)显示在不同的晶须复合材料的拉伸断口表面载荷。河标线(标记为AA)紧随其后的是一个“湍流”上可以观察到的断裂表面整洁环氧标本(26]。这表明,塑性变形发生在树脂。SEM照片显示更多的填料粒子与晶须载荷的增加。在晶须加载5 wt。%only a few whiskers are seen and composite mainly represents the plastic deformation. An inclusion (marked as B) on the fractured surface after the tensile test appears as a bright spot as illustrated in the Figure6 (b)。这主要是因为“充电”在SEM下考试的常见问题通常与松散碎片断裂表面(30.]。在更高的晶须加载数据6 (c)和6 (d))洞,胡须拿出痕迹(标记为圆圈)。在15 wt %填充加载(图6 (d)),更须粒子被认为和大量的穷人保税晶须和环氧树脂之间的界面区域矩阵引起脆性变形的复合。图中左上角6 (d)显示了一层环氧重叠,基体材料的塑性变形的结果。可以看出一些胡须不是从矩阵中删除,这可以归因于存在晶须和环氧矩阵之间的债券。根据单轴应变,须脱胶和拉拔力和脆性断裂的矩阵管理的失败被发现环氧/ PTW复合材料。

(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
(d)
(d)
图6
拉伸断裂表面的扫描电镜照片。(一)EP0, (b) EP5, (c) EP10, (d) EP15样本。

观察到的趋势PTW /环氧树脂复合材料的力学性能是符合报告的结果发表在微粒填充环氧树脂复合材料。然而,变化的程度属性在目前的调查,可以归因于不同晶须的大小和加载不同的在当前的研究中31日]。

3.2。摩擦学性能
3.2.1之上。摩擦系数(咖啡)

咖啡的变化不同的测试标本见表4。每个值的标准偏差表4是0.020和0.070之间变化。它可以观察到随加载所有材料组合对给定滑动速度和增加填充内容对所有加载条件。然而,咖啡显示变化趋势对不同滑动速度对所有材料的组合。所有数据表4被10分钟后(run-in-time)开始测试。PTW的增加,复合材料的摩擦系数增加。是隐式的聚合物对金属滑动,摩擦组件造成粘连等于产品的实际接触面积和高分子材料的剪切应力。然而,在填充聚合物,取决于粘附和摩擦磨损。PTW总是增加研磨力和减少摩擦过程中真正的接触面积(32]。因此,摩擦系数显示与PTW含量的增加趋势。

表4
咖啡为测试样本在不同负载和速度。

图7显示了咖啡和滑动时间的变化不同的测试样本为0.5 m / s滑动速度和30岁以下N负荷。可以看出,复合材料有更好的摩擦稳定性比矩阵。此外,小晶须含量(wt % 5日和10 wt %)可以大大提高矩阵的摩擦稳定(0.45 - -0.50)从图可以清楚地观察到7。咖啡值还发现高度可再生的内稳态周期的3%。这样光滑摩擦波动PTW的强化与其他热固性酚醛树脂等矩阵和双马来酰亚胺树脂也发表在文献[16,33]。然而,咖啡获得的值的变化和扩展当前的研究是不同的,这主要是因为不同的基质材料和滑动条件考虑在目前的测试。滑动条件,这是可以理解的变化直接影响摩擦行为的环氧/ PTW复合材料。很明显,摩擦系数降低大幅增加的正常负载从10 N 30 N(表4)。这是一个预期行为也提出了(2)正常负载摩擦系数成反比。它也可以观察到,摩擦系数是依赖于滑动速度和距离的。人们普遍认为滑动速度增加或滑动距离导致的热软化聚合物基质材料。这个矩阵的热软化材料暴露PTW填料的界面和进一步增加速度/距离分离的陶瓷填料母质和这些胡须作为第三体(34),主要负责振荡的摩擦系数。陶瓷填料在干滑动条件下的滚动效果,导致低摩擦磨损的聚合物复合材料是讨论在文献[25,28]。然而,PTW粒子倾向于辊较少,更容易下滑,主要是因为他们的形态(图1),他们不是球形,有尖角。因此可以推断,滑动摩擦显著的影响在目前情况下,然而,滚动摩擦的影响,可以很容易地获得交配的球形粒子和光滑的表面相对比较少。这种滑动摩擦增加PTW的越来越多,主要是因为磨损,增加咖啡的价值观。因此粘附和摩擦磨损描述环氧/ PTW复合材料。粘附磨损的比例也在改变由于环氧碎片的存在在滑动的滑动界面和变化速度和距离等条件。实际的摩擦系数可以解释为这两种机制的叠加。


图7
咖啡的变异与滑动时间(分钟)。
3.2.2。特定的磨损率(W年代)

测试样品的具体磨损率作为负载的函数,距离和速度,分别如图8- - - - - -10。显然,纯环氧展品磨损率最高,而环氧/ PTW复合材料表现出较低的磨损率为给定的一组应用负载,滑动距离,滑动速度。穿没有障碍,纯环氧树脂显示磨损率最高。然而,较低的磨损率在钢筋样本表明陶瓷胡须有效防止磨损的环氧矩阵。环氧树脂/ PTW复合材料显示出减少的磨损率增加PTW强化的内容,它充当障碍在滑动剪切变形条件。有胡须的浓度上升,磨损率的下降趋势是显著的。它可以清楚地推断,EP15复合材料磨损测试期间最低受损。因此PTW发现提高耐磨性(磨损率的倒数)的环氧树脂聚合物。具体EP15复合材料的磨损率相比减少了近48%的整洁的最大滑动条件下环氧树脂被认为是在测试。下面的图8可以看出,最大限度的降低磨损率的负载下观察到约64%,10 N。


图8
变化的具体磨损率与正常负载不同物质成分(1米/秒,1500)。

图9
的具体磨损率变化对滑动距离为不同材料成分(30 N, 1 m / s)。

图10
的具体磨损率变化对滑动速度对不同物质成分(30 N, 1500)。

指的是数据8和9,它可以观察到,增加正常负载和滑动距离有助于减少所有材料的磨损率值组成。如前所述,PTW填料容易脱离环氧矩阵由于塑性变形的影响下正常负载和滑动距离。因此有大量的传输材料之间的两个交配伙伴和它形成的tribofilm接口(35]。这种转移膜保护复合材料磨损和负责的具体磨损率下降。同时,压实tribofilms可以更有效地保护复合材料磨损(36]。因此,特定的磨损率显示还原倾向与正常负载和滑动距离的增加。EP15复合材料的磨损率值似乎并不受影响的应用负载的变化(图8)。具体磨损率没有明显变化正常负载认为这意味着单位体积损失负荷和单位距离几乎保持不变。没有穿的变化机制与负载可能是这一趋势的原因。

具体的磨损率与滑动速度的增加表现出增加的趋势(图10)。原因是滑动速度的增加提高了界面摩擦行动并增加了磨损率。观察到的磨损率是26%的增加,EP为19%,EP15标本滑动速度时增加了100%。因此增加磨损率与滑动速度只有边际。Ozturk et al。37)报道,增加滑动速度增加的速度影响类型加载引起的硬表面微凸体配合端面上。这就增加了摩擦推力,从而导致局部振动和颤振的滑动界面,从而增加矩阵的断裂和剥离填充物。这些填料增加试样的磨损率损害配合端面的电影。众所周知,磨损过程包括骨折、仪效果和塑性流动。地区之间的转换由这些通常与应用导致特定的磨损率发生变化的载荷和滑动速度。此外,这一结果与结构特性密切相关,和化学效应发生在摩擦过程以及配合端面上的转移膜的形成(38]。正如前面提到的,更高的咖啡是测量环氧/ PTW复合材料由于良好的切削阻力的胡须。销的温度和增加由于摩擦加热盘接口。由于耐热性较高的胡须,复合材料高温下可以储备更多的机械强度。因此,材料不易剥落任何更像纯环氧树脂,和较低的磨损率从而获得环氧/ PTW复合材料。

穿阴谋的具体磨损率最低为0.09×10−3毫米3/ Nm,对于EP15最大滑动条件下复合。比较性能与碳化硼填充环氧树脂(3),据报道,具体的磨损率的范围1.1 - -2.0×10撒了谎−3毫米3/纳米在相对较低的滑动条件下(15 N, 1000,和180 rpm)在pin-on-disc试验台。这个可怜的碳化硼填充环氧树脂的性能即使在低浓度的填充物(6和12 wt %)可以归因于努力的磨料性质填料在干滑动。较低比例的PTW (5 wt %)的双马来酰亚胺树脂(33)相对较低的磨损率为1.03×10所示−6毫米3/ Nm pin-on-disc测试时不同的滑动条件(196 N, 0.24 m / s,和120分钟)。双马来酰亚胺的最佳耐磨性矩阵在小比例的PTW主要是由于硅烷处理的胡须在混合矩阵。然而,由于聚四氟乙烯作为基质材料磨损率很低的10−7毫米3/ Nm观察到加载下20 wt %的PTW的干滑动(32]。如此低的磨损率主要是由于润滑性质,大部分矩阵材料在滑动。的硅烷处理PTW与环氧树脂混合之前预计将进一步提高环氧/ PTW复合材料的性能和研究这个方向目前的计划。

3.2.3。磨损表面形貌

关键证据磨损机制获得手术后标本的磨损表面滑动对钢。数据(11日)- - - - - -11 (d)显示磨损表面的SEM照片样本测试的最大滑动条件。上的白色箭头左下角的SEM照片表明滑动方向。从图(11日),很明显,整洁的环氧树脂在干滑动条件下经历了严重的破坏。大型磨屑剩下环氧标本的表面可以看到。这碎片似乎主要是由环氧树脂的大规模分裂矩阵。基体开裂方向垂直于滑动和矩阵的塑性变形也发现磨损表面。这些机制的物质损失负责高磨损率的整洁的环氧树脂。大规模分离矩阵的材料留下了几个蛀牙环氧标本,表明疲劳磨损是主要机制负责高磨损率。一个类似的情况已经被Bassani报道等。39)的环氧树脂在干滑动条件下不锈钢钢滑动。

(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
(d)
(d)
图11
磨损表面的扫描电镜照片。(a) EP0、(b) EP5 EP10 (c), (d) EP15样本(测试条件:加载30 N,速度1 m / s,和距离1500米)。

Microploughing犁沟磨损轨道平行滑动方向上观察到的表面复合标本(数字11 (b)- - - - - -11 (d))。根据高应用负载,PTW粒子分离矩阵和结果的两个交配表面(图之间的磨蚀作用11 (c))。这些松散的粒子改变从双体磨损到三体磨损机理和行动,以保护基体材料导致较低的磨损率。PTW粒子暴露在磨损表面SEM照片中清晰可见(图11 (b)和11 (c))。研究中观察到的,摩擦与PTW含量增加。这增加摩擦导致加热效应,促进聚合物表面的温度上升,因此软化,形成一个圆盘表面可见薄膜(35]。一些补丁的摩擦膜复合表面可以观察到图11 (d)。由于交配表面之间的摩擦层的形成,microploughing和微裂缝成为轻微和摩擦学性能改善。小型磨屑观察到表面的EP15表明耐磨材料。可以从显微图推断胶粘剂和磨损机制都是手术的环氧/ PTW复合材料。然而,根据每个材料组合和不同的测试参数,胶砂变化的比例(40]。观察到的模式为特定的复合材料的磨损率与表面形态的扫描电镜分析。

4所示。结论

环氧树脂/ PTW复合材料与各种内容PTW的处理和研究。机械和干滑动磨损试验进行调查的影响PTW PTW /环氧复合材料的有效性能。从实验结果,以下的结论。(1)PTW添加是有益的在改善环氧树脂的拉伸和弯曲模量。此外,略有改善环氧树脂的密度和硬度也发现。然而压力打破和环氧树脂在抗拉和抗弯强度和冲击荷载被发现患上须加载。(2)拉伸断裂表面的检查表明,脆性破坏矩阵和须撤军是两种主要的失效机制。(3)摩擦学的测试结果显示稳定PTW填充复合材料的摩擦系数和较低的磨损率为选定滑动条件。(4)磨损表面特征揭示疲劳磨损主要机制的整洁的环氧树脂和microploughing,磨损和粘附作用机制的环氧/ PTW复合材料。

总之,PTW可以作为良好的增强填料环氧树脂等热固性聚合物。然而,妥协是必要的在决定PTW的内容为了不牺牲了太多的强度和延性。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

作者感谢和赞赏扩展到主任,校长和副校长的圣约瑟夫工程学院,芒格洛尔,印度为他们的支持和鼓励开展这项研究工作。谢谢也由于M / s刹车印度迈索尔,提供机械测试设备,冶金和材料科学工程系NITK Surathkal,印度,用于扫描电镜设施,GTTC,芒格洛尔,印度为技术支持。