水润滑轴承材料的摩擦磨损性能及摩擦学机理研究

发布时间：2017-12-23 12:40

本文关键词：水润滑轴承材料的摩擦磨损性能及摩擦学机理研究　出处：《集美大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：用水来代替润滑油一方面成本低廉,可以循环利用,安全可靠;另一方面也可以避免润滑油泄露带来的污染。这使水成为最具前景的润滑介质。聚合物基复合材料由于具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优良的特性,从而正逐步代替一些金属材料制造运动部件,获得了越来越广泛的应用。本文研究了环氧树脂及聚甲醛基复合材料在水润滑条件下的摩擦磨损性能,为聚合物基复合材料在水利水电、航运、海洋作业机械等方面的应用提供了重要的理论和实验依据。本文以改善环氧树脂和聚甲醛材料摩擦学性能为目的,分析这两种体系的复合材料在水润滑条件下的摩擦磨损性能以及相关摩擦学机理。对材料生成的转移膜进行较为深入的分析。论文的主要工作和研究结论如下:采用MRH-3型磨损实验机,在水全浴的条件下,考察了环氧树脂基复合材料的摩擦磨损性能。综合分析了速度和各种填料对环氧树脂基复合材料摩擦磨损性能的影响。碳纤维和玻璃纤维两种纤维材料对环氧树脂都有不同程度的改善,但碳纤维比玻璃纤维更加适合水润滑工况条件。纳米二氧化硅比石墨更加适合和碳纤维一起发挥协同作用。粗糙度的大小对磨损率和润滑区间的转变有着深刻的影响。磨损率的数值和混合润滑状态所占速度区间长度随着粗糙度的大小成正比。流体润滑状态所占速度区间的长度随着粗糙度的大小成反比。对转移膜的成分进行了分析。利用聚焦离子束和透射电镜技术获得了转移膜的横截面,对实验过程中生成的高质量转移膜的成分、结构做了相关分析。生成转移膜为多层结构,转移膜成分中含有大量的二氧化硅、氧化铁和无定型碳。对转移膜减磨减阻的作用进行了验证。采用M-200型摩擦试验机,在滴水润滑的条件下,考察了聚甲醛基复合材料的摩擦磨损性能,比较了碳纤维和芳纶浆粕两种增强材料对聚甲醛摩擦磨损性能的影响。两种纤维增强材料对聚甲醛都有不同程度的改善,但芳纶浆粕增强聚甲醛复合材料的磨损率更小。尽管碳纤维的支撑作用比芳纶浆粕强,但是与基体材料结合性能却不如芳纶浆粕。比较了传统固体润滑剂PTFE和h-BN填充聚甲醛材料后的摩擦磨损性能,h-BN对聚甲醛材料的结晶速率有所加快,对聚甲醛材料在摩擦学性能改善上也远远强于传统固体润滑剂PTFE。对POM/h-BN在对偶表面生成的转移膜成分和机理进行了分析。分析认为机械作用和摩擦化学反应是形成转移膜重要因素。转移膜成分为氧化硼,聚甲醛,和氮化硼颗粒。考察了氮化硼颗粒和两种纤维在摩擦学性能改善上的协同作用,氮化硼颗粒与碳纤维之间能够较好的发挥协同作用。
【学位授予单位】：集美大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB332;TB302.3

【参考文献】