氧化铈填充硫化天然橡胶热老化单轴疲劳及微观性能研究
发布时间：2021-01-26 17:15
硫化天然橡胶制品通常是在周期性复杂载荷工况下工作的,由于在高温环境下长期使用容易硬化,导致材料过早失效,需要考虑到硫化天然胶热老化后对疲劳性能的影响。很多研究表明橡胶中填充氧化铈可以有效改善其疲劳性能等,因此研究氧化铈填充硫化天然橡胶的热老化疲劳性能具有重要的现实意义。采用烘箱加速老化方式在60℃、80℃、100℃条件下对氧化铈填充硫化天然橡胶和未填充型硫化天然橡胶试件分别进行了24h、72h的热老化处理,并对其进行拉伸试验,结果显示,填充氧化铈提高了热老化硫化胶的综合机械性能,并起到了补强作用。在应变幅值0-125%、0-150%、0-175%下,研究了氧化铈填充对橡胶热老化单轴疲劳性能的影响。研究表明,两种材料的疲劳应力均随老化温度或老化时间的升高而增大;较大应变会引起应力的增大以及疲劳寿命的减小;氧化铈填充对热老化橡胶的轴向应力有明显的增强作用;60℃、80℃老化24h时,氧化铈填充使得材料的疲劳寿命提高。研究表明当温度低于80℃时,氧化铈的填充对硫化胶在正常变形工作状态的疲劳寿命有着积极的影响。通过对热老化材料微观结构的研究表明,氧化铈在基体中有较好的分散性,改善了橡胶内部网络...
【文章来源】：内蒙古工业大学内蒙古自治区
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
疲劳试验原理图：(a)试件横截面尺寸；(b)实验设备原理图；(c)试件夹紧部分实物图；(d)实验位移控制波形
图 2-2 不同老化温度下 NR 和 NR/CeO2的拉伸应力-应变曲线：(a)老化 24 h；(b)老化 72hFig. 2-2 Tensile stress-strain curves of NR and NR/CeO2 at different aging temperatures:(a) aged for 24h; (b) aged for 72h任艳军等[103]研究表明氧化铈的添加会引起橡胶硬度和弹性模量的增高以及扯断伸长率的下降。Liu Z. G.等[104]研究了氧化铈在橡胶基体中的分散形态以及材料的力学性能，结果显示添加氧化铈使橡胶结晶能力提高，抑制了橡胶分子链的运动，从而提高了材料的抗拉强度。图 2-2 显示了热老化后 NR、NR/CeO2柱状试件的拉伸应力-应变曲线。两种材料在拉伸过程中均表现出典型的超弹性能。未老化添加氧化铈的硫化天然橡胶材料的拉伸强度、弹性模量及扯断伸长率与未添加氧化铈材料相比都有相应的增加，这表明填充氧化铈后硫化胶的综合机械性能提高。在相同老化时间下，无论是氧化铈填充橡胶还是未填充的天然橡胶，材料的抗拉强度以及弹性模量均随老化温度的升高而增大。老化时间为 24h 时，在相同应变下两种材料的抗拉强度及弹性模量均随老化温度的提升而增大，且 NR/CeO2的抗拉强度及弹性模量均高于 NR；老化时间为 72h 时，材料的抗拉强度及弹性模量同老化温度的变化关系依然满足这一现象。氧化铈的添加对硫
具有超弹性性质并有一定强度，为了研究氧化铈及热老化对材料疲劳寿命的影响，试验首先对硫置一段时间后进行不同应变幅值的单轴疲劳拉伸以下三类：明显可见疲劳裂纹时的循环圈数；中材料的应力响应下降到某一特定值或百分数时断裂失效时对应的循环圈数。ars[33]在研究橡胶疲劳加载时定义以循环稳定阶段图 2-3 所表示的 100℃老化 24h 材料 NR 和 NR/劳应力-循环次数曲线，清楚地表明了老化后的橡了从开始到循环软化，材料应力幅值迅速下降，稳定扩展，最终裂纹快速扩展至断裂三阶段。稳定阶段后轴向应力响应下降 25%为疲劳破坏，的贯穿型宏观裂纹，裂纹长度在 1mm 左右。老验条件和结果如表 2-5、表 2-6 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]稀土功能材料的应用与展望[J]. 王行,王锡树,王雨芹,祝燕,刘洁,余锡宾. 上海师范大学学报(自然科学版). 2017(06)
[2]氧化钇填充丁基发泡橡胶力学性能的研究[J]. 刘松,李晨健,陈瑞骐,江学良. 胶体与聚合物. 2015(04)
[3]橡胶材料单轴拉伸疲劳寿命预测的有限元分析[J]. 李凡珠,刘金朋,杨海波,卢咏来,张立群. 橡胶工业. 2015(07)
[4]氧化铈对氯丁橡胶性能的影响[J]. 孙大贵,李雪,刘作华,杜军,范兴,陶长元. 功能材料. 2015(06)
[5]填充橡胶本构模型研究进展[J]. 危银涛,方庆红,金状兵,冯希金. 高分子通报. 2014(05)
[6]基于Mooney-Rivlin本构模型橡胶防尘罩的非线性有限元分析[J]. 姚艳春,王国权,赵诚,胡庆辉. 北京信息科技大学学报(自然科学版). 2013(04)
[7]橡胶隔振器大变形有限元分析[J]. 周振凯,徐兵,胡文军,韦利明,牛伟. 振动与冲击. 2013(05)
[8]硫化天然橡胶疲劳应变结晶性能研究[J]. 汪艳萍,王璨,卫忠玲,李世科. 内蒙古工业大学学报(自然科学版). 2011(01)
[9]镧配合物对天然橡胶的防老化作用[J]. 谢婵,贾志欣,贾德民. 弹性体. 2010(04)
[10]热氧老化对特种氟橡胶交联结构及力学性能的影响[J]. 张录平,付建农,庞明磊,李晖,王湘明. 弹性体. 2010(04)
博士论文
[1]橡胶材料多轴疲劳寿命及微观结构研究[D]. 汪艳萍.天津大学 2007
硕士论文
[1]NR网络结构与疲劳微观机理的相关性研究[D]. 崔雪静.青岛科技大学 2018
[2]耐高温天然橡胶基减振材料的研究[D]. 李晨晨.青岛科技大学 2018
[3]橡胶减振器动静态性能及寿命预测研究[D]. 韩广文.青岛科技大学 2016
[4]氧化铈填充硫化天然橡胶力学行为及贮存寿命研究[D]. 冯磊.内蒙古工业大学 2015
[5]氧化铈填充硫化天然橡胶疲劳寿命及蠕变行为预测[D]. 牛洪刚.内蒙古工业大学 2014
[6]氧化铈填充硫化天然橡胶热空气老化性能研究[D]. 杨俊利.内蒙古工业大学 2014
[7]橡胶疲劳寿命的有限元分析研究[D]. 曹婷婷.华南理工大学 2014
[8]氧化铈填充硫化天然橡胶棘轮行为和疲劳性能的研究[D]. 李世科.内蒙古工业大学 2013
[9]橡胶复合材料磨耗的实验及机理研究[D]. 徐瑾.青岛科技大学 2012
[10]氧化铈在天然橡胶中的应用研究[D]. 付海.内蒙古科技大学 2009
本文编号：3001513
【文章来源】：内蒙古工业大学内蒙古自治区
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
疲劳试验原理图：(a)试件横截面尺寸；(b)实验设备原理图；(c)试件夹紧部分实物图；(d)实验位移控制波形
图 2-2 不同老化温度下 NR 和 NR/CeO2的拉伸应力-应变曲线：(a)老化 24 h；(b)老化 72hFig. 2-2 Tensile stress-strain curves of NR and NR/CeO2 at different aging temperatures:(a) aged for 24h; (b) aged for 72h任艳军等[103]研究表明氧化铈的添加会引起橡胶硬度和弹性模量的增高以及扯断伸长率的下降。Liu Z. G.等[104]研究了氧化铈在橡胶基体中的分散形态以及材料的力学性能，结果显示添加氧化铈使橡胶结晶能力提高，抑制了橡胶分子链的运动，从而提高了材料的抗拉强度。图 2-2 显示了热老化后 NR、NR/CeO2柱状试件的拉伸应力-应变曲线。两种材料在拉伸过程中均表现出典型的超弹性能。未老化添加氧化铈的硫化天然橡胶材料的拉伸强度、弹性模量及扯断伸长率与未添加氧化铈材料相比都有相应的增加，这表明填充氧化铈后硫化胶的综合机械性能提高。在相同老化时间下，无论是氧化铈填充橡胶还是未填充的天然橡胶，材料的抗拉强度以及弹性模量均随老化温度的升高而增大。老化时间为 24h 时，在相同应变下两种材料的抗拉强度及弹性模量均随老化温度的提升而增大，且 NR/CeO2的抗拉强度及弹性模量均高于 NR；老化时间为 72h 时，材料的抗拉强度及弹性模量同老化温度的变化关系依然满足这一现象。氧化铈的添加对硫
具有超弹性性质并有一定强度，为了研究氧化铈及热老化对材料疲劳寿命的影响，试验首先对硫置一段时间后进行不同应变幅值的单轴疲劳拉伸以下三类：明显可见疲劳裂纹时的循环圈数；中材料的应力响应下降到某一特定值或百分数时断裂失效时对应的循环圈数。ars[33]在研究橡胶疲劳加载时定义以循环稳定阶段图 2-3 所表示的 100℃老化 24h 材料 NR 和 NR/劳应力-循环次数曲线，清楚地表明了老化后的橡了从开始到循环软化，材料应力幅值迅速下降，稳定扩展，最终裂纹快速扩展至断裂三阶段。稳定阶段后轴向应力响应下降 25%为疲劳破坏，的贯穿型宏观裂纹，裂纹长度在 1mm 左右。老验条件和结果如表 2-5、表 2-6 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]稀土功能材料的应用与展望[J]. 王行,王锡树,王雨芹,祝燕,刘洁,余锡宾. 上海师范大学学报(自然科学版). 2017(06)
[2]氧化钇填充丁基发泡橡胶力学性能的研究[J]. 刘松,李晨健,陈瑞骐,江学良. 胶体与聚合物. 2015(04)
[3]橡胶材料单轴拉伸疲劳寿命预测的有限元分析[J]. 李凡珠,刘金朋,杨海波,卢咏来,张立群. 橡胶工业. 2015(07)
[4]氧化铈对氯丁橡胶性能的影响[J]. 孙大贵,李雪,刘作华,杜军,范兴,陶长元. 功能材料. 2015(06)
[5]填充橡胶本构模型研究进展[J]. 危银涛,方庆红,金状兵,冯希金. 高分子通报. 2014(05)
[6]基于Mooney-Rivlin本构模型橡胶防尘罩的非线性有限元分析[J]. 姚艳春,王国权,赵诚,胡庆辉. 北京信息科技大学学报(自然科学版). 2013(04)
[7]橡胶隔振器大变形有限元分析[J]. 周振凯,徐兵,胡文军,韦利明,牛伟. 振动与冲击. 2013(05)
[8]硫化天然橡胶疲劳应变结晶性能研究[J]. 汪艳萍,王璨,卫忠玲,李世科. 内蒙古工业大学学报(自然科学版). 2011(01)
[9]镧配合物对天然橡胶的防老化作用[J]. 谢婵,贾志欣,贾德民. 弹性体. 2010(04)
[10]热氧老化对特种氟橡胶交联结构及力学性能的影响[J]. 张录平,付建农,庞明磊,李晖,王湘明. 弹性体. 2010(04)
博士论文
[1]橡胶材料多轴疲劳寿命及微观结构研究[D]. 汪艳萍.天津大学 2007
硕士论文
[1]NR网络结构与疲劳微观机理的相关性研究[D]. 崔雪静.青岛科技大学 2018
[2]耐高温天然橡胶基减振材料的研究[D]. 李晨晨.青岛科技大学 2018
[3]橡胶减振器动静态性能及寿命预测研究[D]. 韩广文.青岛科技大学 2016
[4]氧化铈填充硫化天然橡胶力学行为及贮存寿命研究[D]. 冯磊.内蒙古工业大学 2015
[5]氧化铈填充硫化天然橡胶疲劳寿命及蠕变行为预测[D]. 牛洪刚.内蒙古工业大学 2014
[6]氧化铈填充硫化天然橡胶热空气老化性能研究[D]. 杨俊利.内蒙古工业大学 2014
[7]橡胶疲劳寿命的有限元分析研究[D]. 曹婷婷.华南理工大学 2014
[8]氧化铈填充硫化天然橡胶棘轮行为和疲劳性能的研究[D]. 李世科.内蒙古工业大学 2013
[9]橡胶复合材料磨耗的实验及机理研究[D]. 徐瑾.青岛科技大学 2012
[10]氧化铈在天然橡胶中的应用研究[D]. 付海.内蒙古科技大学 2009
本文编号：3001513
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3001513.html
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