一、Analysis of the tribology performance of the high-strength composites(论文文献综述)
张孝禹[1](2021)在《Al2O3/Cr2O3高温耐磨润滑材料的设计与性能研究》文中进行了进一步梳理陶瓷基自润滑材料是解决高温润滑难题的最有效途径之一,在高端装备中具有重大应用前景。目前,对于氧化铬陶瓷的研究主要集中在表面处理,而将氧化铬作为第二相引入陶瓷基复合材料中的研究较少。本研究基于先进陶瓷结构/润滑功能一体化设计原则,成功制备了具有高强度、耐磨损、抗氧化且具有优异超高温自润滑性能的Al2O3/Cr2O3三维复合型结构陶瓷;考察材料在超高温、高承载、强氧化、高转速等热-力-摩擦耦合作用下的失效演化机制,揭示了结构及结构参数对材料高温摩擦磨损性能及高温抗氧化性能的作用机制,获得主要结论如下:(1)利用机械混合法成功制备了Al2O3包覆Cr2O3核壳结构颗粒,并采用层压/整压-干压-等离子烧结工艺成功制备了Al2O3/Cr2O3三维复合型结构陶瓷,通过对比其微观形貌发现,层压得到的复合材料具有明显的“砖-泥”交错层叠结构,且其表观密度、体积密度和致密度均略高于整压所得到的材料。(2)Al2O3/Cr2O3三维复合型结构陶瓷可以有效结合连续Al2O3陶瓷的高承载作用和Cr2O3的高温润滑作用,使材料在800℃高温条件下兼具优异的承载能力和减摩抗磨性能。材料在800℃下的抗压强度可达630 MPa左右,比均相Al2O3/Cr2O3复合材料的高温抗压强度提高了12%;复合材料的仿生结构设计可以在一定程度上提升Cr2O3在材料摩擦表面的富集程度,更有利于在摩擦副表面形成润滑膜和转移膜,显着降低材料间的摩擦系数和磨损率,当Cr2O3的颗粒度为250μm时,材料的摩擦系数和磨损率分别可低至0.35和3.1×10-6mm3·N-1m-1,比均相Al2O3/Cr2O3复合材料的摩擦系数和磨损率分别降低了29%和73%。(3)不同载荷下Al2O3/Cr2O3三维复合型结构陶瓷耐磨性能也不相同。整体上看,材料Al-Cr250具有最为优异的抗磨损性能,材料Al-Cr150的抗磨损性能较差。在载荷20N~35N范围内,材料Al-Cr250的摩擦系数在0.35~0.46之间,磨损率可低于3.1×10-6mm3·N-1m-1;材料Al-Cr150的摩擦系数在0.46~0.54之间波动,磨损率在3.1~11.0×10-6mm3·N-1m-1之间波动;材料Al-Cr350的摩擦系数在0.37~0.48之间波动,磨损率在3.2~6.8×10-6mm3·N-1m-1之间波动。当载荷为35N时,材料Al-Cr250的摩擦系数可低至0.35±0.04;材料Al-Cr350的自润滑性能次之,其摩擦系数可低至0.37±0.02。然而,材料Al-Cr150摩擦系数相对较大,在0.46±0.04左右。(4)Al2O3陶瓷相和Cr2O3高温固体润滑剂均具有优异的高温抗氧化性能,经1400℃的高温水氧环境处理后Al2O3陶瓷的质量损失率最大,质量损失率为0.29%左右;Cr2O3烧结体的质量损失率次之,质量损失率为0.16%左右;Al2O3/Cr2O3复合材料经高温水氧处理后,Cr2O3组元发生了热扩散,在材料中发生了集聚现象,Al2O3陶瓷仍呈均匀分布状态,Al2O3基体的三维连续结构仍保持完整,质量损失率均0.05%及以下。由此可见,Al2O3和Cr2O3两相复合后更有利于高温抗氧化性能的提升。
申维新[2](2021)在《微纳米碳基/聚合物功能复合材料的制备及界面设计》文中进行了进一步梳理微纳米碳材料(例如碳纤维CF、碳纳米管CNT),具有优异的导电与力学性能,成为制备功能聚合物复合材料不可或缺的功能复合组分。本文分别以聚醚醚酮、聚乙烯和尼龙三类聚合物基体,以碳纤维和碳纳米管为功能复合组分,研制出高强耐磨、稳定的抗静电以及高强导电聚合物功能复合材料,以满足现代科技的发展对聚合物复合材料提出更苛刻功能与高性能的要求。并揭示了界面对功能的影响规律,为设计聚合物功能复合材料奠定理论基础。主要包括以下三个方面:(1)以聚醚砜(PES)作为第三组分及活化PES作为连续碳纤维(CCF)的表面改性剂制备CCF/聚醚醚酮(PEEK)复合材料,重点研究CCF/PEEK复合材料的制备工艺方法对其性能的影响。PES作为第三组分制备的CCF/PEEK复合材料,当填充16 wt%的CCF时,复合材料表面电阻降低到107-109Ω,出现导电逾渗状态,此时摩擦系数降到最低(0.2430)。活化PES作为表面改性剂制备的CCF/PEEK复合材料,当填充30 wt%的CCF时,拉伸强度、弯曲强度、冲击强度分别提高到236.2 MPa、345.1 MPa、12.3 kJ/m2,相比无PES改性的CCF30/PEEK复合材料分别提高了 13.69%,21.70%,36.97%,其中PES起到显着的均匀分散CCF与界面粘结作用。摩擦学研究结果表明,复合材料的摩擦性能不仅取决于润滑材料CCF在基体中的分布还取决于CCF与基体的界面作用力。(2)CNTs/聚合物复合材料的导电性不仅取决于CNTs的填充量,而且更受CNTs在聚合物基体中的分散与分布以及成型加工工艺等因素影响。导电性能的不可控制性直接限制了导电聚合物纳米复合材料的应用。为了提高CNTs在聚合物基体中的分散稳定性,本章选择了亚微米碳酸钙隔离分散的CNTs(smCaCO3@CNTs),通过TEM和Raman mapping证明了 CNTs在smCaCO3@CNTs/PE复合材料中的良好分散。电性能的测试结果表明CNTs在smCaCO3@CNTs/PE复合材料中填充量为0.5 wt%时,渗滤网络开始形成;填充量为1 wt%-2 wt%时,smCaCO3@CNTs/PE复合材料的表面电阻处于106-109Ω范围,几乎不受成型工艺(模压成型和注塑成型)的影响。这是因为用smCaCO3隔离分散CNTs更有利于在聚合物基体中形成稳定的导电网络。(3)表面电阻在1000 Ω以内高强度的导电尼龙复合材料在机器人装备领域的应用需求日益增加。本章以连续碳纤维(CCF)为导电功能相,以尼龙(PA6、PA66)为基体研制导电尼龙复合材料。重点研究了 CCF的表面功能基类型以及PA基熔体的粘度对复合材料电学、力学、流变学、动态力学性能的影响。结果表明,当CCF的填充量为25wt%时,表面具有氨酯(-CONH-)功能基的CCF制备的CCF-1-25/PA66复合材料表面电阻为2×102Ω,相比表面具有环氧功能基CCF制备的CCF-2-25/PA66复合材料表面电阻降低3个数量级。动态力学分析结果表明,相比CCF-2,CCF-1制备的复合材料具有高储能模量和损耗模量,而呈现较低的阻尼系数(tanδ),说明表面具有氨酯功能基的CCF易于在PA66基体中均匀分散,并形成有效的导电网络。而相比CCF-2-25/PA66,CCF-1-25/PA66复合材料的拉伸、弯曲强度降低8.1%和6.0%,说明表面环氧功能基的CCF与PA66基体形成更加良好的界面。相比CCF-2-25/PA66,CCF-2-25/PA6复合材料表面电阻降低一个数量级。因此,导电相表面功能基、CCF在基体中的分布状态、PA基体粘度以及CCF与基体的界面是影响复合材料力学、热学以及电学性能的关键因素。
周正[3](2021)在《分层鳞片石墨/铜基复合材料组织结构及摩擦学性能研究》文中进行了进一步梳理由于鳞片石墨特殊的晶体结构使得鳞片石墨在受到剪切力时会破坏不同片层间的范德华力产生滑移,因此鳞片石墨具有良好的润滑性能而被广泛的应用于铜基复合材料摩擦学性能的研究。然而,鳞片石墨质地软结构容易被破坏且鳞片石墨与铜基体的润湿性差,使得鳞片石墨与铜基体的界面结合差。因此,制备具有优异性能的鳞片石墨/铜基复合材料需要提高鳞片石墨的强度和鳞片石墨与铜基体的界面结合问题。为此,本文采用化学氧化法制备了一种保留了鳞片石墨结构同时片间距均匀的分层石墨。与鳞片石墨相比制备的分层石墨具有更大的比表面积。通过在鳞片石墨以及分层鳞片石墨表面通过化学镀的方法分别镀上一层均匀的铜镀层和镍镀层,这样既可以提高石墨的强度也可以改善与铜基体的润湿性。将制得的粉末与电解铜粉采用球磨的方式混合均匀,并通过快速热压烧结的方法将混合好的粉末烧结成型。得到结论如下:(1)采用化学氧化法成功的制备了一种保留了鳞片石墨结构同时片间距均匀的分层石墨。并研究对鳞片石墨分层结构的影响因素进行了研究。研究表明鳞片石墨的分层结构在插层剂浓度和水浴温度一定时随着氧化剂质量的增加分层结构的片层间距逐渐增大;当氧化剂质量和水浴温度一定时分层鳞片石墨的分层结构的片层间距随着插层剂的浓度的增加而增大;当氧化剂质量和插层剂的浓度一定时分层鳞片石墨的分层结构的片层间距随水浴温度的增加而增大;(2)采用化学镀的方法在鳞片石墨的表面以及分层鳞片石墨之间形成一层均匀的金属铜和金属镍,从而有效的提高了鳞片石墨与铜基体间的结合能力;(3)通过快速热压烧结的方法制备了鳞片石墨/铜基复合材料、镀铜鳞片石墨/铜基复合材料、镀铜分层石墨/铜基复合材料,研究发现在鳞片石墨表面化学镀会使得铜基体的硬度、密度提高;(4)加入镀铜分层鳞片石墨的铜基复合材料的摩擦系数最高但磨损率最低。这是因为加入镀铜分层鳞片石墨的样品在摩擦过程中,石墨不容易破裂和脱落,同时鳞片石墨层中的金属铜层提高了鳞片石墨自身的强度和硬度。当添加量一定时,加入镀铜分层鳞片石墨的铜基复合材料较加入镀镍分层鳞片石墨的铜基复合材料具有更高的摩擦系数和耐磨性。这是因为经过摩擦测试后,镀铜分层鳞片石墨与铜基体的结合要优于镀镍分层鳞片石墨与铜基体的结合。
胡超[4](2021)在《聚酰亚胺与其复合材料的制备及摩擦学性能研究》文中进行了进一步梳理摩擦磨损带来的能源损失与材料损耗是世界难题,开发新的耐磨材料刻不容缓。聚酰亚胺(PI)是主链中含有酰胺键的芳杂环类聚合物,因为其强度高、质轻,分子链具有较好柔韧性等优点,从而被广泛用做轴承、齿轮等耐磨部件。然而纯聚酰亚胺的摩擦学性能较差,不能应对各种工况,可以通过添加纳米填料和改变分子结构等方式对其摩擦学进行改性。因此,本研究制备了氧化石墨烯/聚酰亚胺(GO/PI)、碳纳米管/聚酰亚胺(CNT/PI)与含氟、含硫聚酰亚胺材料,系统研究了GO、CNT纳米填料在常温环境下对PI摩擦学性能的影响,以及氟原子、硫原子在宽温域条件下对PI摩擦学性能的影响。主要研究包括:1.将氧化石墨烯(GO)原位引入4.4’-二氨基二苯醚(ODA)和3.3’,4.4’-联苯四甲酸二酐(BPDA)制备的聚酰亚胺中,得到氧化石墨烯/聚酰亚胺复合材料。利用多功能摩擦磨损试验机对比考察聚酰亚胺和氧化石墨烯/聚酰亚胺复合材料摩擦学性能。结果表明:氧化石墨烯的加入显着提高了聚酰亚胺的模量和硬度;当GO的质量分数为0.1%和0.3%,复合材料的摩擦学性能较好。摩擦过程中金属对偶表面形成的转移膜对聚酰亚胺复合材料的摩擦学性能起重要作用。2.将碳纳米管(CNT)原位引入4.4’-二氨基二苯醚(ODA)和3.3’,4.4’-联苯四甲酸二酐(BPDA)制备的聚酰亚胺中,CNT的加入增强了PI基体的强度、模量和硬度。此外,在对承载钢(GCr15)表面摩擦试验中,添加1.0wt%CNT的PI复合材料具有极低的摩擦系数(0.05)和磨损率(1.0×10-6mm3/N·m),与纯PI相比分别降低了90.7%和82.0%。研究发现,CNTs和摩擦化学产物不断进入摩擦膜,增强了摩擦膜的润滑性和承载能力。3.利用高低温摩擦磨损试验机研究了普通聚酰亚胺(PI)、氟化聚酰亚胺(FPI)和含硫聚酰亚胺(SPI)在较宽温度范围内的摩擦学性能。结果表明,氟原子和硫原子的加入对聚酰亚胺的力学性能和摩擦学性能有显着影响。一般而言,FPI和SPI的磨损率远高于PI,FPI表现出最差的摩擦系数。为了进一步揭示其根本原因,结合分子动力学模拟对其进行了FTIR、XPS、EDS、SEM等表征。由PI与Fe的分子动力学模型计算结果表明,由于F和S的极化作用,SPI和FPI的相互作用势能大于PI,从转移膜的结构来看,SPI和FPI容易粘附在对应物表面,甚至发生化学反应。XPS分析进一步证实了SPI、FPI与Fe发生摩擦化学反应的可能性。
李韶林,国秀花,宋克兴,冯孟奇,王旭[5](2021)在《载流摩擦用铜基复合材料的研究现状及展望》文中认为随着航空航天、轨道交通、武器装备等领域的发展,载流摩擦副服役环境日益苛刻,损伤失效行为愈发复杂,对载流摩擦副材料的服役性能需求不断提高,要求材料兼具高强、高导、高耐磨、抗电蚀和抗高温软化等综合性能。铜基复合材料通过在铜基体中引入不同种类、形貌、尺寸的增强相,调控增强相含量、配比等物理特征参量和空间配置模式,各组分之间取长补短、协同作用,在保持铜基体优异传导性能的同时,实现高温性能和耐磨性能的突破,是载流摩擦副的理想材料。本文综述了载流摩擦损伤行为特征及对材料性能的要求,在此基础上,按增强相分类,阐述了铜基复合材料在载流摩擦学性能研究方面的研究进展,分析了不同增强相对其载流摩擦学性能的影响机理,最后对载流摩擦用铜基复合材料未来的研究进行了展望。
王函[6](2021)在《基于石墨烯形态调控的复合材料界面设计及性能研究》文中研究指明石墨烯具有独特的二维结构特征、高的力学强度、优异的电热传输特性,其作为增强材料可以显着提升聚合物基复合材料的力学性能并赋予电热功能特性,为发展结构/功能一体化的先进复合材料提供了新的设计思路。对于石墨烯纳米复合材料而言,无论是其力学增强还是电热传输,很大程度依赖于石墨烯在基体中的分散状态与网络构型。调控石墨烯形态、优化界面设计、构筑输运网络是实现复合材料结构/功能一体化的关键技术。本论文围绕复合材料结构/功能一体化进程中普遍存在的力学增强与功能特性无法兼顾的共性问题开展工作,针对石墨烯/聚合物复合材料在力学增强、减振阻尼、热量传输、摩擦润滑等领域中存在的关键问题,开展石墨烯形态调控、微结构设计、分散与网络构建、界面调控等研究,旨在获得具有高强高阻尼(能量耗散)、高强高导热(热量传输)、高效摩擦润滑性能的复合材料,为推动石墨烯及纳米复合材料的工业化应用奠定基础。围绕设计与制备兼具优异力学强度以及高阻尼减振特性的高性能复合材料,我们提出构建石墨烯约束阻尼复合微结构的设计思想,利用石墨烯结构形态的可调控特性,在石墨烯(GNS)表面构筑ZnO纳米线,将其填充于环氧树脂(EP)基体中制备ZnO/GNS/EP混杂复合材料。利用ZnO纳米线赋予复合材料更多表面与界面,提升石墨烯与树脂基体的界面结合,进而在外力作用下形成更多的界面滑移、摩擦,耗散更多的能量;另一方面,环氧树脂在刚性ZnO纳米线以及GNS间填充,形成多层级、多组元的约束阻尼微结构,有助于复合材料强度及阻尼性能的同时增强。混杂复合材料的储能模量、损耗因子及振动阻尼因子相比于纯环氧树脂分别提升了 62%、20%、和24%。这种优异的力学强度和振动阻尼特性主要归因于大量的界面滑移、强的相互作用、以及多尺度约束阻尼微结构的构建。针对结构/功能一体化复合材料发展过程中力学强度与高导热无法兼得的瓶颈难题,我们提出一种以高质量CVD石墨烯泡沫(GF)作为导热构筑单元、与超高导热石墨膜(APG)、碳纤维织物(CF)复合构筑层状复合材料的设计思想。获得的APG/CF/GF/EP层状复合材料集结构与功能一体化,在发挥连续纤维力学增强的同时,利用高质量石墨烯泡沫以及超高导热石墨膜的优异导热性能实现复合材料热导率的显着增强,其面内与面外热导率可分别高达175 W/m·K与1.5 W/m·K。此外,石墨烯泡沫可有效提升复合材料的拉伸强度与层间剪切强度。这种APG/CF/GF/EP层状复合材料具有热导率高以及轻质高强的特点,有望在航空航天领域取得应用。针对石墨烯在润滑介质中长期分散稳定性差、耐磨减摩特性不显着的关键性问题,我们提出对石墨烯进行中空微球结构形态调控的新思路。在喷雾干燥过程中以水滴为模板制备具有中空结构的石墨烯微球(HGB),实现石墨烯在润滑介质中的长期稳定分散(可达30 d),并考察了石墨烯润滑油的耐磨减摩特性。研究表明添加0.1 mg/ml的HGB,润滑油的摩擦系数降低66%、磨斑直径降低36%、磨损体积降低88%,同时HGB润滑油具有良好的理化性能。这种摩擦润滑性能的显着提升主要归因于HGB与润滑油的良好的相容性、高效的滚动摩擦润滑机制、以及HGB对润滑油膜的显着力学增强作用。这种石墨烯中空微球有望作为高性能润滑油添加剂得以实际应用。本论文以发展结构/功能一体化先进复合材料为研究背景,立足于石墨烯的二维结构特征与优异理化性能,针对石墨烯/聚合物复合材料在力学增强、减振阻尼、热量传输、摩擦润滑中存在的关键问题,开展石墨烯形态调控、微结构设计、分散与网络构建、界面调控等研究工作,制备具有高强高阻尼、高强高导热、显着摩擦润滑性能的复合材料,有助于推动石墨烯及纳米复合材料在诸多领域的的工业化应用。
安羿[7](2021)在《耐磨导电铜基复合材料的制备及组织性能研究》文中研究说明铜基自润滑复合材料即具备铜合金优良的导电导热性、耐腐蚀性和高强度高硬度,又具备固体润滑剂良好的耐磨减摩性能,使其可广泛应用于导电弓滑板、电刷、轴端接地装置和发电机集电环等方面。本研究以球磨混合法制备的Cu-Cr-Zr复合粉末为基体,采用Nb粉、铜包石墨粉、MoS2为增强体,使用直热法粉末烧结技术制备了不同Nb含量(0 wt.%、0.05 wt.%、0.15 wt.%、0.25 wt.%)的Cu-Cr-Zr-Nb合金、不同铜包石墨含量(0 wt.%、2 wt.%、5 wt.%、8 wt.%)的C/Cu-Cr-Zr复合材料和不同MoS2含量(0 wt.%、2 wt.%、5 wt.%、8 wt.%)的MoS2/Cu-Cr-Zr复合材料。研究了增强相的种类、含量、固溶时间、摩擦速度等因素对材料微观组织、致密度、导电率、硬度、摩擦系数和体积磨损率等性能的影响规律。取得的主要成果如下:(1)在Cu-Cr-Zr合金中添加不同含量的Nb粉、铜包石墨和MoS2,通过对基体晶粒度、致密度、硬度和导电率进行对比分析后发现,随着不同增强相的添加,Cu-Cr-Zr合金的晶粒均得到不同程度的细化,硬度得到不同程度的提升,其中,铜包石墨添加量为2 wt.%时晶粒细化效果最显着,基体平均晶粒直径为3.6μm,MoS2添加量为2 wt.%时硬度提升幅度最高,为114.7 HV;铜包石墨添加量为2 wt.%时,Cu-Cr-Zr合金的致密度得到提高,Nb、MoS2的添加均降低了Cu-Cr-Zr合金的致密度;不同增强相的添加均降低了Cu-Cr-Zr合金的导电率;(2)对Cu-Cr-Zr-Nb合金、C/Cu-Cr-Zr复合材料和MoS2/Cu-Cr-Zr复合材料进行固溶时效处理,重点研究了固溶时间对材料硬度和导电率的影响。结果表明,随着固溶时间的延长,Cu-Cr-Zr-Nb合金和C/Cu-Cr-Zr复合材料的硬度表现为先降低,然后升高,最后趋于稳定,而MoS2/Cu-Cr-Zr复合材料的硬度表现为逐渐降低,最后趋于稳定,三种材料的导电率均为先逐渐升高,最后趋于稳定。在优先考虑硬度的条件下,Nb含量为0.25 wt.%的合金在经过950℃固溶6 h,450℃时效4 h的处理后性能最佳,硬度为96.9 HV,导电率为50.84%IACS;含2 wt.%铜包石墨的复合材料在经过950℃固溶5 h,450℃时效4 h的处理后性能次之,硬度为90.8 HV,导电率为56.36%IACS;含2 wt.%MoS2的复合材料在经过950℃固溶5 h,450℃时效4 h的处理后,硬度为89.2 HV,导电率为54.43%IACS;(3)对经过最佳热处理工艺条件处理的Cu-Cr-Zr-0.25Nb合金、2 wt.%C/Cu-Cr-Zr复合材料和2 wt.%MoS2/Cu-Cr-Zr复合材料进行摩擦磨损测试。结果表明,在低速低载荷的条件下,随着摩擦速度的不断提高,2 wt.%C/Cu-Cr-Zr复合材料和2 wt.%MoS2/Cu-Cr-Zr复合材料的平均摩擦系数和磨损率均不断降低;Cu-Cr-Zr-0.25Nb合金的平均摩擦系数随着摩擦速度的提高也是逐渐降低的,然而由于没有减磨材料的介入,其体积磨损率是逐渐升高的;当摩擦速度为100 mm/s时,2 wt.%MoS2/Cu-Cr-Zr复合材料的耐磨减摩性能最好,平均摩擦系数为0.23,体积磨损率为0.546×10-3mm3/N·m;2 wt.%C/Cu-Cr-Zr复合材料次之,平均摩擦系数为0.296,体积磨损率为1.099×10-3mm3/N·m;Cu-Cr-Zr-0.25Nb合金的耐磨性较差,平均摩擦系数为0.23,体积磨损率为2.28×10-3mm3/N·m。
张晓杰[8](2021)在《Mo元素对CoNiV中熵合金性能的影响及其摩擦学性能研究》文中认为本课题实验是以具有单一面心立方结构、高塑韧性的Co Ni V中熵合金为基础,通过添加Mo元素的方式以提高其屈服强度与耐磨性。试验系统地研究了利用机械合金化制备Co Ni V合金粉末的最佳球磨工艺,在此基础上制备添加不同摩尔比的Mo元素的Co Ni V系高熵合金粉末,然后利用SPS烧结技术制备不同Mo含量的Co Ni VMo X(X=0、0.25、0.5、0.75、1)块体合金。研究不同摩尔比的Mo元素对Co Ni V中熵合金组织结构、断裂韧性、抗弯强度和室温摩擦学性能的影响,并探究在高温环境下,不同摩尔比Mo含量对室温性能优异的Co Ni VMo X合金的高温硬度、高温压缩性能、高温耐氧化性和高温摩擦学性能的影响。1.考察了球磨时间对Co Ni V合金粉末性能的影响,适当提高机械合金化时间可以获得Co Ni V合金粉体。当转速为250 r/min,球磨时间为40 h时,获得的Co Ni V三元合金粉末和不同Mo含量的Co Ni VMo X合金粉末粉末的性能最佳。通过优化放电等离子烧结温度可获得组织结构均匀、高致密度的Co Ni VMo X合金块体。2.通过调控Co Ni VMo X合金中的Mo含量可以改变晶体中的晶体结构和组织成分,进而实现力学性能的优化。当Mo含量为0.25时,材料的室温硬度性能可以达到819.99±11 HV,其抗压强度高达2384.47±4.3 MPa,断裂韧性和抗弯强度分别达到了2427.43±2.2 MPa、36.43±1.2 MPa·m1/2。在800℃时,Co Ni VMo0.25合金的压缩性能可以保持在2000±10 MPa,且展现出非脆性断裂特征。3.在室温摩擦磨损实验中,当X≤0.5时,Co Ni VMo X合金的耐磨性随着Mo含量增加而增加,但是材料的塑性变差,当X≥0.5时,合金的摩擦系数反而增大,耐磨性降低,其磨损机制是粘着磨损和磨粒磨损的两种机制共存。Co Ni VMo0.25的室温力学性能和摩擦学性能是Mo含量体系中性能最好的材料,通过本节实验探究可以说明通过适量的金属间化合物和FCC基体相结合的方式可以有效地提高基体材料的力学性能和耐磨性能。4.在800℃的温度环境下,当Mo含量的摩尔比为1时,其合金高温硬度最高为828±50.5 HV。通过在Co Ni V中熵合金中添加Mo元素可以调控合金的固溶强化机制,使合金材料具有高硬度和抗氧化性能。在800℃循环氧化试验中,Co Ni V、Co Ni VMo属于抗氧化级别,而GH4169处于次抗氧级别。5.在800℃时,Mo含量不同的(X=0.25、0.75和1)Co Ni VMo X合金的摩擦系数几乎都稳定在0.3左右,Mo含量的增加会提升Co Ni VMo X合金的自润滑效果。在200℃~400℃的中温区间内,Co Ni VMo合金具有较低的摩擦系数和磨损率低,主要是磨粒磨损和粘着磨损的两种磨损机制并存,在600℃~800℃的高温区间内,主要是氧化磨损和磨粒磨损两种机制并存,Co Ni VMo0.75合金和Co Ni VMo合金的磨损率比Co Ni VMo0.25合金的磨损率小了一个数量级。在800℃摩擦试验中,Co Ni VMo0.75合金的磨损率最低,仅有1.40×10-5mm3?N-1?m-1。
蔺哲[9](2021)在《碳纤维/聚六氢三嗪基复合材料的界面改性及其摩擦学性能研究》文中指出碳纤维增强热固性树脂基复合材料由于质轻,耐疲劳和耐磨等优异性能,在高端制动系统中作为重要结构部件已成为最佳选择。而界面作为纤维与树脂之间的桥梁和纽带,其微观形貌和结合强度是衡量复合材料整体性能好坏的关键因素。但是由于碳纤维本身所固有的石墨结构导致其表面活性低,惰性大,很难与树脂基体保持良好的结合,在实际应用过程中很容易发生纤维与基体的脱粘,最终导致复合材料失效。随着轻质耐磨材料的迅猛发展,对碳纤维增强树脂基复合材料的性能要求日益提高。为解决这一棘手问题,开发出轻质高强,耐磨的先进复合材料,本文从界面改性出发,采用简便绿色的水热法对碳纤维表面进行多尺度改性,设计与制备二氧化钛(TiO2)纳米棒,羟基氧化铁(FeOOH)纳米颗粒和ZIF-8纳米晶体,并与新型可降解热固性树脂聚六氢三嗪(PHTs)进行复合,最终得到可降解的碳纤维改性的复合材料。具体工作如下:(1)采用水热法在碳纤维编织布(CFC)表面原位生长均匀致密的TiO2纳米棒,该纳米棒的长度为4-5lμm,直径为0.2-0.3 μm,通过红外光谱,X射线衍射分析和拉曼光谱对TiO2@CFC多尺度增强体的结构和成分进行分析表征,对复合材料的力学和摩擦学性能进行测试并分析了其增强机理。结果表明,改性后复合材料的拉伸强度和模量相比于未改性复合材料分别增长了31.78%和15.12%。此外,改性后复合材料具有稳定的摩擦系数,且平均磨痕宽度为0.6 mm,降低了 55.1%。TiO2纳米棒在摩擦过程中起到很好的界面增强和应力传递作用,使得复合材料的力学和摩擦学性能进一步提升。(2)为改善TiO2@CFC多尺度增强体产生的局部应力集中,进一步提高碳纤维增强复合材料的整体性能,通过水热法引入FeOOH纳米颗粒,通过SEM对FeOOH@CFC进行形貌表征发现,该纳米颗粒均匀致密的生长于碳纤维表面,且尺寸相较于TiO2纳米棒更小,这表明在碳纤维表面生长FeOOH纳米颗粒能够进一步增大纤维表面与树脂的界面结合面积,形成更强的机械互锁。此外,FeOOH特有的四方晶系结构形貌,能够将树脂基体镶嵌在晶胞间的空隙中,与树脂形成良好的结合。结果表明,经过FeOOH纳米颗粒改性的复合材料拉伸强度达到131.78 MPa,相较于未改性复合材料,拉伸强度提高了 87.9%。此外,复合材料磨损率也有了显着的降低。(3)通过一步水热法将沸石咪唑骨架(ZIF-8)纳米晶体接枝到碳纤维上以改性其表面状态。对改性前后复合材料进行了力学和摩擦学性能测试,以分析接枝ZIF-8纳米晶体后碳纤维面外特性的变化。力学性能的结果表明,由于改性后纤维的粗糙表面,结合面积和活性化学基团的改善,复合材料拉伸强度显着提升。通过在界面上的断裂形貌表征,研究了基于ZIF-8改性的碳纤维增强复合材料的断裂机理。此外,与未改性复合材料相比,改性后复合材料的平均磨损率为降低了43.7%。力学和摩擦学性能的改善取决于ZIF-8的引入提高了纤维的表面粗糙度,润湿性和活性基团,改善了纤维和树脂基体之间的界面结合,并进一步促进了载荷从界面到纤维的转移。
陈克应[10](2020)在《高强接触异质颗粒摩擦界面弹流润滑及结构优化研究》文中指出高端机械设备关键摩擦副在异常工况下发生高强接触时,摩擦界面局部接触载荷急剧升高,润滑油膜厚度减小,界面润滑性能下降,摩擦力随之增加,从而加剧了机械零件表面的摩擦磨损,进而使其出现故障和使用寿命缩短的风险升高,最终带来严重的经济损失和生产安全事故。改善摩擦界面在高强接触状态下的润滑性能,是提高机械设备零部件综合性能和故障容错率的关键。本文从提高摩擦界面在高强接触状态下的润滑性能出发,基于织构动压润滑原理,耦合异质颗粒复合材料力学和弹流润滑理论,建立了夹杂弹流润滑理论模型,考虑流体在高强接触条件下呈现出的非牛顿特性及温度变化,对不同颗粒参数和环境因素下夹杂弹流润滑的摩擦特性进行研究。以改善高强接触摩擦副弹流润滑条件为目的对异质颗粒参数进行综合优化,为实现异质颗粒摩擦界面在先进机械设备高强接触摩擦界面的应用提供了新的理论和技术基础。1单层颗粒规律分布异质复合材料应力场与表面形貌仿真研究。本文为了研究异质颗粒复合材料表面“类织构”结构的形成机理,采用均布载荷来模拟流体对固体接触面的近似作用力,并运用APDL语言建立了异质颗粒复合材料的力学仿真模型。用此模型研究了不同椭球颗粒长径比、材料特性、倾斜角度、埋藏深度等参数对异质颗粒复合材料内部应力场和表面位移的影响。从材料力学角度对异质复合材料表面“类织构”结构的形成机理进行了分析,为后续研究奠定基础。2异质颗粒摩擦界面弹流润滑及其结构参数优化数值研究。本文将异质颗粒摩擦界面弹性场与点接触弹流润滑理论进行耦合得到夹杂弹流润滑数学模型,同时考虑了摩擦界面间流体的非牛顿特性,采用Eyring模型对夹杂弹流润滑摩擦特性进行求解。分析了异质颗粒参数对夹杂弹流润滑行为及摩擦特性的影响,以改善界面润滑性能为目的对异质颗粒相关参数进行了初步优化。研究表明,合理的颗粒材料特性和结构参数可以有效减小异质颗粒摩擦界面弹流润滑的牵曳力,改善界面润滑性能。3不同颗粒分布密度和规律的异质摩擦界面弹流润滑数值研究。本文在前期颗粒参数优化的基础上,建立了含有不同颗粒分布密度和规律的夹杂弹流润滑理论模型。考虑到模型中颗粒数量增加对求解速度的制约,本文采用了多重网格算法(MG)对模型求解过程进行优化,通过求解分析得到了不同颗粒密度及分布规律情况下异质颗粒摩擦界面弹流润滑油膜和摩擦特性的变化特征,基于前期优化的结构参数实现了对颗粒分布密度和分布规律的进一步优化。4异质颗粒摩擦界面线接触热弹流润滑研究。摩擦界面发生高强接触时,接触载荷升高,高速运动过程中润滑油膜因粘性剪切和压缩作用而发热,流场热效应不能忽略。本文考虑了流场温度变化对油液粘度和密度的影响,建立了异质颗粒摩擦界面线接触热弹流润滑的理论模型。散热过程中,考虑界面热传导性能会受颗粒的影响而发生改变,文中对能量方程边界条件进行了改进,通过对能量方程和Reynolds方程的联合求解得出异质摩擦界面弹流润滑油膜厚度、压力、温度的分布情况。以保证界面润滑性能处于良好状态的同时实现对油膜温升的控制为目的,完成了对异质颗粒相关参数的优化。5等效异质颗粒摩擦界面弹流润滑性能实验研究。本文根据异质颗粒摩擦界面的结构和功能特点对其进行了等效化处理,设计并加工出了不同结构参数和材料特性的样本进行了实验与理论研究。为了提高数值研究的准确性,文中采用SP模型对实验样本的整体材料特性进行了估算。将理论与实验相结合对Stribeck曲线进行拟合,确定实验样本处于弹流润滑接触时摩擦试验机的工作参数,在此工况范围内完成了对不同颗粒参数和运动速度下等效异质颗粒摩擦界面点接触弹流润滑性能的测试。
二、Analysis of the tribology performance of the high-strength composites(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Analysis of the tribology performance of the high-strength composites(论文提纲范文)
(1)Al2O3/Cr2O3高温耐磨润滑材料的设计与性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Summary |
第一章 绪论 |
1.1 选题背景 |
1.2 仿生层状结构陶瓷材料研究现状 |
1.2.1 仿生层状增韧结构陶瓷 |
1.2.2 仿生层状自润滑结构陶瓷 |
1.2.3 包覆型复合粉体的研究进展 |
1.3 研究目的及意义 |
1.4 研究内容与方法 |
第二章 三维复合型Al_2O_3/Cr_2O_3陶瓷的可控制备 |
2.1 引言 |
2.2 原料制备工艺对三维复合型Al_2O_3/Cr_2O_3陶瓷显微结构的影响 |
2.2.1 材料设计 |
2.2.2 实验部分 |
2.2.3 结果与讨论 |
2.2.4 小节 |
2.3 素坯制备工艺对三维复合型Al_2O_3/Cr_2O_3陶瓷显微结构的影响 |
2.3.1 材料设计 |
2.3.2 实验部分 |
2.3.3 结果与讨论 |
2.3.4 小节 |
2.4 本章小结 |
第三章 三维复合型Al_2O_3/Cr_2O_3陶瓷高温抗压强度及摩擦学性能 |
3.1 前言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验原料及仪器 |
3.2.2 三维复合型Al_2O_3/Cr_2O_3陶瓷性能测试 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 三维复合型Al_2O_3/Cr_2O_3陶瓷高温压缩性能 |
3.3.2 三维复合型Al_2O_3/Cr_2O_3陶瓷摩擦学性能 |
3.3.3 三维复合型Al_2O_3/Cr_2O_3陶瓷减摩抗磨机制 |
3.4 本章小结 |
第四章 不同工况下三维复合型Al_2O_3/Cr_2O_3陶瓷高温摩擦学性能 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验原料及仪器 |
4.2.2 摩擦学性能测试 |
4.2.3 磨损表面微观形貌表征 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 三维复合型Al_2O_3/Cr_2O_3陶瓷摩擦学性能 |
4.3.2 Al_2O_3/Cr_2O_3三维复合型结构陶瓷减摩抗磨机制 |
4.4 本章小结 |
第五章 三维复合型Al_2O_3/Cr_2O_3陶瓷超高温水氧环境下的性能演变 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 实验原料及仪器 |
5.2.2 高温水氧测试 |
5.2.3 质量损失率的计算 |
5.2.4 显微结构及物相组成的表征 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 质量损失率 |
5.3.2 显微结构及物相组成的表征 |
5.4 小结 |
第六章 结束语 |
6.1 主要研究内容与结论 |
6.2 存在的问题和今后的研究设想 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
在读期间发表论文和研究成果 |
导师简介 |
(2)微纳米碳基/聚合物功能复合材料的制备及界面设计(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 前言 |
1.1 功能聚合物复合材料 |
1.1.1 碳纤维/聚合物复合材料 |
1.1.2 碳纳米管/聚合物复合材料 |
1.2 抗静电、导电聚合物复合材料及导电机理 |
1.2.1 抗静电、导电聚合物复合材料 |
1.2.2 抗静电、导电聚合物复合材料制备 |
1.2.2.1 共聚法 |
1.2.2.2 涂覆法 |
1.2.2.3 填充抗静电剂、导电填料 |
1.2.3 导电聚合物复合材料的导电机理 |
1.3 PEEK耐磨复合材料的制备 |
1.3.1 PEEK的特点及耐磨改性方法 |
1.3.1.1 PEEK的特点 |
1.3.1.2 PEEK耐磨改性方法 |
1.3.2 聚合物复合材料耐磨机理 |
1.3.2.1 磨粒磨损 |
1.3.2.2 粘着磨损 |
1.3.2.3 疲劳磨损 |
1.4 选题意义及创新点 |
1.4.1 选题意义 |
1.4.2 本文创新点 |
第二章 聚醚砜对连续碳纤维/聚醚醚酮复合材料性能的影响 |
2.1 前言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验原料 |
2.2.2 实验仪器 |
2.2.3 CCF(D)/PEEK和CCF(M)/PEEK复合材料的制备 |
2.2.4 测试及表征 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 CCF和CCF(M)的FTIR光谱 |
2.3.2 CCF添加量及制备工艺对CCF/PEEK表面电阻的影响 |
2.3.3 CCF添加量及制备工艺对CCF/PEEK力学性能的影响 |
2.3.4 CCF添加量及制备工艺对CCF/PEEK微观形貌与表面性能的影响 |
2.3.5 CCF添加量及制备工艺对CCF/PEEK摩擦性能的影响 |
2.4 本章小结 |
第三章 导电性能可控的亚微米碳酸钙隔离碳纳米管/聚乙烯复合材料制备及表征 |
3.1 前言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验原料及实验仪器 |
3.2.2 smCaCO_3@CNTs/PE复合材料的制备 |
3.2.3 测试及表征 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 smCaCO_3@CNT的SEM图和TEM图 |
3.3.2 CNT填充浓度对CNT/PE复合材料导电性能的影响 |
3.3.3 CNTs在smCaCO_3@CNTs/PE复合材料中的分散 |
3.3.4 CNTs填充量对smCaCO_3@CNT/PE复合材料流变性能的影响 |
3.3.5 smCaCO_3@CNTs/PE复合材料的界面性能 |
3.3.6 smCaCO_3@CNTs/PE复合材料的拉伸性能 |
3.4 本章小结 |
第四章 连续碳纤维/尼龙导电复合材料的制备及导电机制研究 |
4.1 前言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验原料 |
4.2.2 实验仪器 |
4.2.3 CCF/PA复合材料的制备 |
4.2.4 测试及表征 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 CCF/PA复合材料的电性能 |
4.3.2 CCF/PA复合材料的力学性能 |
4.3.3 CCF/PA复合材料断面微观形貌图 |
4.3.4 CCF/PA复合材料的流变性能 |
4.3.5 CCF/PA复合材料的热机械性能 |
4.3.6 CCF/PA复合材料的拉曼光谱 |
4.4 本章小结 |
第五章 结论与展望 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
(3)分层鳞片石墨/铜基复合材料组织结构及摩擦学性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 石墨材料概述 |
1.2.1 石墨材料结构特征 |
1.2.2 石墨在复合材料中的应用 |
1.3 粉末冶金铜基复合材料发展趋势 |
1.3.1 粉末冶金铜基复合材料分类 |
1.3.2 碳增强铜基复合材料 |
1.4 碳-铜复合材料摩擦学机理 |
1.5 本文主要研究内容 |
第2章 实验材料与研究方法 |
2.1 实验材料与设备 |
2.1.1 实验材料 |
2.1.2 实验设备 |
2.2 复合材料的制备方法 |
2.2.1 分层鳞片石墨的制备 |
2.2.2 鳞片石墨表面合金化 |
2.2.3 石墨/铜基复合材料的制备 |
2.3 复合材料的形貌及组织分析 |
2.4 铜基复合材料的性能测试 |
第3章 鳞片石墨的结构设计 |
3.1 分层鳞片石墨结构设计思路及原理 |
3.2 分层石墨形貌及结构的表征 |
3.3 影响分层鳞片石墨结构的因素 |
3.4 小结 |
第4章 分层鳞片石墨/铜基复合材料微观组织与性能 |
4.1 鳞片石墨表面合金化的微观形貌 |
4.2 分层鳞片石墨/铜基复合材料的微观组织 |
4.3 分层鳞片石墨/铜基复合材料物理和力学性能 |
4.4 分层鳞片石墨/铜基复合材料摩擦学性能 |
4.4.1 鳞片石墨表面合金化对铜基复合材料摩擦学性能的影响 |
4.4.2 鳞片石墨含量对铜基复合材料摩擦学性能的影响 |
4.5 小结 |
第5章 结论 |
致谢 |
参考文献 |
作者简介及攻读学位期间的研究成果 |
(4)聚酰亚胺与其复合材料的制备及摩擦学性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 聚酰亚胺概述 |
1.3 聚酰亚胺摩擦学研究进展 |
1.3.1 不同组成聚酰亚胺摩擦学研究现状 |
1.3.2 不同结构聚酰亚胺摩擦学研究现状 |
1.4 聚合物磨损机制 |
1.5 选题依据和研究内容 |
第二章 氧化石墨烯/聚酰亚胺复合材料摩擦学行为及机理研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 材料及制备 |
2.2.2 氧化石墨烯的制备 |
2.2.3 PI/GO复合材料的制备 |
2.2.4 材料的性能测试及表征 |
2.3 实验结果与讨论 |
2.3.1 材料的结构及形貌分析 |
2.3.2 热力学性能研究 |
2.3.3 摩擦学性能分析 |
2.3.4 摩擦学机理分析 |
2.4 小结 |
第三章 碳纳米管/聚酰亚胺复合材料摩擦学行为及机理研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验材料 |
3.2.2 PI及 PI/CNT复合材料的制备 |
3.2.3 材料的性能测试及表征 |
3.3 实验结果与讨论 |
3.3.1 材料的结构及性能分析 |
3.3.2 摩擦学行为研究 |
3.3.3 摩擦学机理分析 |
3.4 小结 |
第四章 含氟、含硫聚酰亚胺的制备及其在宽温域下摩擦学行为和机理研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验材料 |
4.2.2 含氟、含硫聚酰亚胺的制备 |
4.2.3 材料的性能测试及表征 |
4.3 实验结果及讨论 |
4.3.1 材料的结构及性能分析 |
4.3.2 摩擦学行为研究 |
4.3.3 摩擦学机理分析 |
4.4 小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
(5)载流摩擦用铜基复合材料的研究现状及展望(论文提纲范文)
1 载流摩擦概述 |
2 载流摩擦损伤行为及材料性能要求 |
2.1 载流摩擦损伤行为 |
1)机械磨损 |
2)电弧侵蚀 |
3)机械/电弧耦合损伤 |
2.2 载流摩擦对材料性能的要求 |
3 载流摩擦用铜基复合材料 |
3.1 颗粒/铜基复合材料 |
3.2 碳材料/铜基复合材料 |
1)石墨/铜基复合材料 |
2)碳纤维/铜基复合材料 |
3)碳纳米管/铜基复合材料 |
4)石墨烯/铜基复合材料 |
5)金刚石/铜基复合材料 |
3.3 硫化物/铜基复合材料 |
3.4 多元多尺度增强相铜基复合材料 |
4 展望 |
4.1 铜基复合材料的载流摩擦损伤机制研究 |
4.2 基于服役条件的新型铜基复合材料体系开发 |
4.3 铜基复合材料先进制备加工技术 |
(6)基于石墨烯形态调控的复合材料界面设计及性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 石墨烯材料 |
1.2.1 石墨烯的结构与性能 |
1.2.2 石墨烯的制备方法 |
1.2.3 石墨烯的形态调控 |
1.3 聚合物基复合材料 |
1.3.1 聚合物基复合材料的分类 |
1.3.2 聚合物基复合材料的性能 |
1.3.3 聚合物基复合材料的应用及发展 |
1.4 石墨烯/聚合物复合材料 |
1.4.1 石墨烯/聚合物复合材料的界面 |
1.4.2 石墨烯/聚合物复合材料的制备方法 |
1.4.3 石墨烯/聚合物复合材料的性能 |
1.5 存在的问题 |
1.6 研究目的与意义 |
1.7 研究思路与特色 |
1.8 研究内容 |
第2章 基于微结构设计的高强高阻尼纳米复合材料 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验材料 |
2.2.2 ZnO纳米线包覆GNS的合成制备 |
2.2.3 ZnO纳米线包覆GNS/EP复合材料的制备 |
2.2.4 石墨烯/镍混杂三维泡沫的制备 |
2.2.5 ZnO纳米线包覆石墨烯/镍混杂三维泡沫的制备 |
2.2.6 ZnO纳米线包覆石墨烯/镍/环氧树脂复合材料的制备 |
2.2.7 实验仪器与表征方法 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 ZnO/GNS/EP混杂复合材料的力学增强与阻尼特性 |
2.3.1.1 ZnO/GNS材料的制备及表征 |
2.3.1.2 ZnO/GNS/EP复合材料的断裂形貌 |
2.3.1.3 ZnO/GNS/EP复合材料的动态热机械性能 |
2.3.1.4 ZnO/GNS/EP复合材料的振动阻尼性能 |
2.3.2 石墨烯/泡沫镍混杂复合材料的力学性能 |
2.3.2.1 石墨烯/镍混杂三维泡沫材料的微观结构 |
2.3.2.2 石墨烯/泡沫镍混杂材料的静态及动态力学性能 |
2.3.2.3 ZnO纳米线/石墨烯/镍三维泡沫材料的微观结构 |
2.3.2.4 ZnO/G/Ni/EP复合材料的断裂形貌 |
2.3.2.5 ZnO/G/Ni/EP复合材料的粘弹阻尼性能 |
2.3.2.6 复合材料力学及阻尼增强作用机理 |
2.4 本章小结 |
第3章 基于石墨烯网络结构的高强高导热复合材料 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验材料 |
3.2.2 石墨烯三维泡沫的制备 |
3.2.3 石墨烯/环氧树脂复合材料的制备 |
3.2.4 石墨烯/碳纤维/环氧树脂叠层复合材料的制备工艺 |
3.2.5 APG/GF/CF/EP层状复合材料的制备 |
3.2.6 实验仪器与表征方法 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 石墨烯纳米片的微观形貌及结构表征 |
3.3.2 石墨烯泡沫的微观形貌及结构表征 |
3.3.3 碳纤维的微观形貌及结构表征 |
3.3.4 APG材料的结构及性能表征 |
3.3.5 GF/EP复合材料的结构与热导率 |
3.3.6 CF/GF/EP复合材料的制备及导热性能 |
3.3.7 S-GNS/EP复合材料的导热及力学性能 |
3.3.8 APG/GF/CF/G-EP复合材料的导热及力学性能 |
3.4 本章小结 |
第4章 石墨烯的球形调控及其在润滑介质中的摩擦学性能 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验材料 |
4.2.2 石墨烯纳米润滑添加剂的制备 |
4.2.2.1 石墨烯纳米片的制备 |
4.2.2.2 蜷曲结构石墨烯微球的制备 |
4.2.2.3 中空结构石墨烯微球的制备 |
4.2.3 石墨烯润滑油的配制 |
4.2.4 实验仪器与表征方法 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 石墨烯原料的微观形貌及结构表征 |
4.3.2 石墨烯微球的形成机制及结构表征 |
4.3.3 石墨烯添加剂在润滑油中的分散稳定性 |
4.3.4 石墨烯添加剂在润滑油中的摩擦学性能研究 |
4.3.4.1 石墨烯润滑油的摩擦系数 |
4.3.4.2 石墨烯润滑油的耐磨损性能 |
4.3.5 中空石墨烯微球的耐磨减摩机理 |
4.3.6 HGB润滑油的理化性能评价 |
4.4 本章小结 |
第5章 结论和展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
(7)耐磨导电铜基复合材料的制备及组织性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 高性能铜合金的成分设计 |
1.3 铜合金的强化方式 |
1.3.1 固溶强化 |
1.3.2 第二相强化 |
1.3.3 细晶强化 |
1.3.4 形变强化 |
1.3.5 纤维原位自身复合强化 |
1.4 铜合金及铜基复合材料的制备方法 |
1.4.1 制备方法 |
1.4.2 直热法粉末烧结技术 |
1.5 铜基固体自润滑复合材料 |
1.5.1 固体润滑剂 |
1.5.2 铜基石墨自润滑复合材料 |
1.5.3 铜基二硫化钼自润滑复合材料 |
1.6 论文研究意义及内容 |
第2章 实验材料与研究方法 |
2.1 实验材料准备 |
2.1.1 实验原材料 |
2.1.2 实验设备 |
2.1.3 Cu-Cr-Zr-(Nb)复合粉末的制备 |
2.2 复合材料的制备 |
2.2.1 复合材料制备工艺流程 |
2.2.2 复合材料的制备过程 |
2.3 材料组织分析及性能检测 |
2.3.1 微观组织观察 |
2.3.2 密度的测量和致密度的计算 |
2.3.3 硬度 |
2.3.4 导电率 |
2.3.5 摩擦磨损测试 |
第3章 Cu-Cr-Zr-Nb合金组织性能分析 |
3.1 Nb含量对Cu-Cr-Zr-Nb合金性能的影响 |
3.1.1 Nb含量对Cu-Cr-Zr-Nb合金显微组织的影响 |
3.1.2 Nb含量对Cu-Cr-Zr-Nb合金致密度的影响 |
3.1.3 Nb含量对Cu-Cr-Zr-Nb合金硬度的影响 |
3.1.4 Nb含量对Cu-Cr-Zr-Nb合金导电率的影响 |
3.2 固溶时间对Cu-Cr-Zr-Nb合金性能的影响 |
3.2.1 固溶时间对Cu-Cr-Zr-Nb合金硬度的影响 |
3.2.2 固溶时间对Cu-Cr-Zr-Nb合金导电率的影响 |
3.3 Cu-Cr-Zr-Nb合金摩擦性能分析 |
3.3.1 摩擦速度对Cu-Cr-Zr-Nb合金摩擦系数的影响 |
3.3.2 摩擦速度对Cu-Cr-Zr-Nb合金磨损率的影响 |
3.4 本章小结 |
第4章 C/Cu-Cr-Zr复合材料组织性能分析 |
4.1 铜包石墨含量对C/Cu-Cr-Zr复合材料性能的影响 |
4.1.1 铜包石墨含量对复合材料显微组织的影响 |
4.1.2 铜包石墨含量对复合材料致密度的影响 |
4.1.3 铜包石墨含量对复合材料硬度的影响 |
4.1.4 铜包石墨含量对复合材料导电率的影响 |
4.2 固溶时间对C/Cu-Cr-Zr复合材料性能的影响 |
4.2.1 固溶时间对复合材料硬度的影响 |
4.2.2 固溶时间对复合材料导电率的影响 |
4.3 C/Cu-Cr-Zr复合材料摩擦性能分析 |
4.3.1 摩擦速度对复合材料摩擦系数的影响 |
4.3.2 摩擦速度对复合材料磨损率的影响 |
4.4 本章小结 |
第5章 MoS_2/Cu-Cr-Zr复合材料组织性能分析 |
5.1 MoS_2含量对MoS_2/Cu-Cr-Zr复合材料性能的影响 |
5.1.1 MoS_2含量对复合材料显微组织的影响 |
5.1.2 MoS_2含量对复合材料致密度的影响 |
5.1.3 MoS_2含量对复合材料硬度的影响 |
5.1.4 MoS_2含量对复合材料导电率的影响 |
5.2 固溶时间对MoS_2/Cu-Cr-Zr复合材料性能的影响 |
5.2.1 固溶时间对复合材料硬度的影响 |
5.2.2 固溶时间对复合材料导电率的影响 |
5.3 MoS_2/Cu-Cr-Zr复合材料摩擦性能分析 |
5.3.1 摩擦速度对复合材料摩擦系数的影响 |
5.3.2 摩擦速度对复合材料磨损率的影响 |
5.4 本章小结 |
结论 |
展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录 |
(8)Mo元素对CoNiV中熵合金性能的影响及其摩擦学性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题意义 |
1.2 高熵合金的发展历史 |
1.2.1 高熵合金的定义 |
1.2.2 高熵合金的特性 |
1.3 高熵合金的设计 |
1.3.1 高熵合金的理论模拟 |
1.3.2 高熵合金的热力学基础 |
1.4 高熵合金研究热点 |
1.4.1 高温润滑材料 |
1.4.2 高温结构材料 |
1.5 高熵合金和中熵合金的国内外研究现状 |
1.6 研究意义及主要的研究内容 |
1.6.1 研究意义 |
1.6.2 研究内容 |
第2章 试验方法和技术 |
2.1 试验材料和实验步骤 |
2.2 试验设备和样品制备 |
2.2.1 试样粉末的制备 |
2.2.2 试样块体合金的制备 |
2.3 合金粉末及块体合金的组织分析 |
2.3.1 物相分析 |
2.3.2 组织分析 |
2.3.3 透射电子显微镜试验 |
2.4 合金力学性能测试 |
2.4.1 致密度 |
2.4.2 显微硬度 |
2.4.3 压缩性能 |
2.4.4 断裂韧性 |
2.4.5 抗弯强度 |
2.4.6 高温氧化 |
2.5 试样的摩擦学性能及工况适应性 |
2.5.1 室温和高温摩擦磨损试验 |
2.5.2 磨损表面微观形貌表征 |
第3章 CoNiVMo_X试验合金的设计与制备分析 |
3.1 引言 |
3.2 试验合金的成分设计 |
3.2.1 合金相的预判 |
3.3 球磨时间对试验合金粉末的影响 |
3.3.1 粉末的物相分析 |
3.3.2 粉末的SEM和 EDS分析 |
3.4 烧结参数对试验合金组织的影响 |
3.4.1 烧结试样的物相分析 |
3.4.2 烧结试样的组织分析(SEM、TEM)和EDS分析 |
3.5 本章小结 |
第4章 Mo元素对CoNiV中熵合金室温性能影响的研究 |
4.1 引言 |
4.2 Mo对 CoNiV中熵合金的性能影响 |
4.2.1 致密度和室温硬度性能分析 |
4.2.2 断裂韧性和抗弯强度分析 |
4.2.3 室温压缩性能分析 |
4.2.4 室温摩擦学性能分析 |
4.3 本章小结 |
第5章 CoNiVMo_X合金的高温氧化和高温摩擦学性能 |
5.1 引言 |
5.2 高温硬度分析 |
5.3 高温压缩分析 |
5.4 CoNiVMo_X合金的氧化性能 |
5.4.1 CoNiVMo_X合金的氧化动力曲线 |
5.4.2 CoNiVMo X合金的氧化层的物相组成与微观形貌 |
5.5 对比试样GH4169/Al_2O_3 配副在不同温度下的摩擦学性能 |
5.6 CoNiVMo_X合金在不同温度下的摩擦学性能 |
5.6.1 CoNiVMo_X合金的高温摩擦系数 |
5.6.2 CoNiVMo_X合金的高温摩擦磨损机理 |
5.7 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录 |
(9)碳纤维/聚六氢三嗪基复合材料的界面改性及其摩擦学性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 碳纤维及其复合材料 |
1.1.1 碳纤维 |
1.1.2 碳纤维增强树脂基复合材料 |
1.1.3 碳纤维增强树脂基复合材料的界面 |
1.2 碳纤维表面改性 |
1.2.1 碳纤维表面改性概述 |
1.2.2 等离子刻蚀 |
1.2.3 氧化处理法 |
1.2.4 电化学沉积 |
1.2.5 化学接枝法 |
1.2.6 多尺度改性 |
1.3 聚六氢三嗪概述 |
1.4 本论文的选题依据,主要内容及创新点 |
1.4.1 选题依据 |
1.4.2 主要内容 |
1.4.3 创新点 |
2 实验原料、设备及相关表征 |
2.1 实验原料 |
2.2 实验仪器及设备 |
2.3 样品预制备 |
2.3.1 碳纤维表面预处理 |
2.3.2 聚六氢三嗪(PHT)预聚溶液的制备 |
2.4 分析与测试 |
2.4.1 X射线衍射分析 |
2.4.2 扫描电子显微镜 |
2.4.3 傅里叶变换红外光谱 |
2.4.4 显微共聚焦激光拉曼光谱仪 |
2.4.5 X射线光电子能谱 |
2.4.6 力学性能分析 |
2.4.7 摩擦磨损性能分析 |
3 PHT/TiO_2@CFC复合材料的制备及其性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.3 TiO_2@CFC表面形貌及结构分析 |
3.3.1 TiO_2@CFC表面形貌分析 |
3.3.2 TiO_2@CFC的EDS能谱分析 |
3.3.3 TiO_2@CFC的X射线衍射分析 |
3.3.4 TiO_2@CFC的拉曼光谱分析 |
3.3.5 TiO_2@CFC的X光电子能谱分析 |
3.4 PHT/TiO_2@CFC复合材料性能研究 |
3.4.1 PHT/TiO_2@CFC复合材料力学性能研究 |
3.4.2 PHT/TiO_2@CFC复合材料断裂形貌分析 |
3.4.3 PHT/TiO_2@CFC复合材料摩擦学性能分析 |
3.4.4 PHT/TiO_2@CFC复合材料磨痕形貌分析 |
3.4.5 PHT/TiO_2@CFC复合材料摩擦过程分析 |
3.4.6 PHT/TiO_2@CFC复合材料磨损机理分析 |
3.4.7 PHT/TiO_2@CFC复合材料降解性能研究 |
3.5 本章小结 |
4 PHT/FeOOH@CFC复合材料的制备及其性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.3 FeOOH@CFC表面形貌及结构分析 |
4.3.1 FeOOH@CFC表面形貌分析 |
4.3.2 FeOOH@CFC的X射线衍射分析 |
4.3.3 FeOOH@CFC的拉曼光谱分析 |
4.3.4 FeOOH@CFC的红外光谱分析 |
4.3.5 FeOOH@CFC的X光电子能谱分析 |
4.4 PHT/FeOOH@CFC复合材料性能研究 |
4.4.1 PHT/FeOOH@CFC复合材料力学性能研究 |
4.4.2 PHT/FeOOH@CFC复合材料断裂形貌分析 |
4.4.3 PHT/FeOOH@CFC复合材料摩擦学性能分析 |
4.4.4 PHT/FeOOH@CFC复合材料磨痕形貌分析 |
4.5 本章小结 |
5 PHT/ZIF-8@CFC复合材料的制备及其性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.3 ZIF-8@CFC表面形貌及结构分析 |
5.3.1 ZIF-8@CFC表面形貌分析 |
5.3.2 ZIF-8@CFC的X射线衍射分析 |
5.3.3 ZIF-8@CFC的拉曼光谱分析 |
5.3.4 ZIF-8@CFC的红外光谱分析 |
5.3.5 ZIF8@CFC的X光电子能谱分析 |
5.4 PHT/ZIF-8@CFC复合材料性能研究 |
5.4.1 PHT/ZIF-8@CFC复合材料力学性能研究 |
5.4.2 PHT/ZIF-8@CFC复合材料摩擦学性能研究 |
5.4.3 PHT/ZIF-8@CFC复合材料磨痕形貌分析 |
5.4.4 PHT/ZIF-8@CFC复合材料磨痕表面元素分析 |
5.4.5 PHT/ZIF-8@CFC复合材料摩擦过程分析 |
5.4.6 PHT/ZIF-8@CFC复合材料磨损机理分析 |
5.5 本章小结 |
6 结论及展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的学术论文目录 |
(10)高强接触异质颗粒摩擦界面弹流润滑及结构优化研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究的科学意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 异质复合材料接触弹性场和摩擦性能研究 |
1.2.2 非光滑表面弹流润滑研究 |
1.2.3 异质复合材料表面弹流润滑接触研究 |
1.2.4 复合材料及非光滑表面弹流润滑接触温度场研究 |
1.3 研究目标及研究内容 |
1.3.1 研究目标 |
1.3.2 研究内容 |
第2章 单层颗粒规律分布复合材料应力场与表面形貌研究 |
2.1 椭球形异质颗粒复合材料弹性场仿真力学模型的建立 |
2.2 椭球形异质颗粒复合材料弹性场计算结果分析 |
2.2.1 不同颗粒埋藏深度的复合材料弹性场计算结果分析 |
2.2.2 不同粒径比的复合材料弹性场计算结果分析 |
2.2.3 不同弹性模量比的复合材料弹性场计算结果分析 |
2.2.4 不同倾斜角度的复合材料弹性场计算结果分析 |
2.3 本章小结 |
第3章 异质颗粒摩擦界面弹流润滑及其结构参数优化数值研究 |
3.1 异质颗粒复合材料弹性场求解 |
3.1.1 异质颗粒复合材料接触问题的描述 |
3.1.2 异质颗粒复合材料弹性场控制方程 |
3.2 异质颗粒复合材料表面点接触弹流润滑模型 |
3.2.1 异质颗粒引起的表面位移 |
3.2.2 无量纲化 |
3.2.3 非牛顿流体的等温点接触EHL滑雷诺方程 |
3.2.4 边界条件 |
3.2.5 油膜厚度 |
3.2.6 粘度—压力方程 |
3.2.7 密度—压力方程 |
3.2.8 载荷平衡方程 |
3.2.9 弹流润滑牵引系数 |
3.3 离散化和迭代过程 |
3.4 润滑特性分析 |
3.4.1 异质颗粒本征应变对弹流润滑的影响 |
3.4.2 颗粒埋藏深度对弹流润滑的影响 |
3.4.3 颗粒尺寸对弹流润滑的影响 |
3.4.4 颗粒间距对弹流润滑的影响 |
3.5 异质颗粒对复合材料内部剪应力的影响 |
3.5.1 硬质颗粒对最大剪应力区域的影响 |
3.5.2 软质颗粒对最大剪应力区域的影响 |
3.6 本章小结 |
第4章 不同颗粒分布密度和规律的异质摩擦界面弹流润滑数值研究 |
4.1 异质颗粒复合材料表面弹流润滑数学模型 |
4.2 夹杂弹流润滑数学模型离散化 |
4.2.1 雷诺方程的有限差分法模型 |
4.2.2 方程的离散化 |
4.3 夹杂EHL的多重网格求解过程 |
4.4 夹杂弹流润滑性能分析 |
4.4.1 不同分布密度的颗粒异质复合材料接触应力场 |
4.4.2 不同颗粒分布密度对弹流润滑油膜状态和摩擦特性的影响 |
4.4.3 颗粒偏置和间距比对弹流润滑摩擦性能的影响 |
4.5 本章小结 |
第5章 异质颗粒摩擦界面线接触热弹流润滑研究 |
5.1 异质颗粒摩擦界面线接触热弹流润滑理论模型 |
5.2 数值模型的本构方程 |
5.2.1 无量纲雷诺方程 |
5.2.2 无量纲能量方程 |
5.2.3 无量纲膜厚方程及夹杂位移方程 |
5.2.4 Roelands粘度-压力和密度-压力的温度方程 |
5.2.5 载荷平衡方程 |
5.3 异质颗粒摩擦界面线接触热弹流润滑求解过程 |
5.3.1 模型离散化 |
5.3.2 迭代流程 |
5.4 计算结果与分析 |
5.4.1 不同颗粒本征应变对热弹流润滑油膜状态的影响 |
5.4.2 颗粒尺寸及埋藏深度对最小油膜厚度的影响 |
5.4.3 颗粒尺寸和埋藏深度对油膜各层最大温升的影响 |
5.4.4 接触间隙中颗粒所在位置及颗粒间隙中点处的温度分布 |
5.4.5 运动速度和滑滚比对接触区内最大温升和平均温升的影响 |
5.5 本章小结 |
第6章 等效异质颗粒摩擦界面弹流润滑性能实验研究 |
6.1 实验方案设计 |
6.1.1 异质颗粒复合材料成型设计 |
6.1.2 异质颗粒复合材料实验样本制作 |
6.2 异质颗粒复合材料摩擦特性对比实验 |
6.2.1 异质颗粒复合材料表面弹流润滑实验设计 |
6.2.2 等效异质夹杂复合材料表面点接触弹流润滑数值求解 |
6.2.3 实验与理论结果对比分析 |
6.2.4 不同等效夹杂界面运动速度下的牵曳系数对比分析 |
6.3 本章小结 |
第7章 总结与展望 |
7.1 本文工作总结与展望 |
7.1.1 工作总结 |
7.1.2 研究展望 |
7.2 本文创新点 |
参考文献 |
致谢 |
附录1 攻读博士学位期间取得的科研成果 |
附录2 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
四、Analysis of the tribology performance of the high-strength composites(论文参考文献)
- [1]Al2O3/Cr2O3高温耐磨润滑材料的设计与性能研究[D]. 张孝禹. 甘肃农业大学, 2021(09)
- [2]微纳米碳基/聚合物功能复合材料的制备及界面设计[D]. 申维新. 扬州大学, 2021(08)
- [3]分层鳞片石墨/铜基复合材料组织结构及摩擦学性能研究[D]. 周正. 长春工业大学, 2021(08)
- [4]聚酰亚胺与其复合材料的制备及摩擦学性能研究[D]. 胡超. 西南科技大学, 2021(08)
- [5]载流摩擦用铜基复合材料的研究现状及展望[J]. 李韶林,国秀花,宋克兴,冯孟奇,王旭. 材料热处理学报, 2021(04)
- [6]基于石墨烯形态调控的复合材料界面设计及性能研究[D]. 王函. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [7]耐磨导电铜基复合材料的制备及组织性能研究[D]. 安羿. 兰州理工大学, 2021(01)
- [8]Mo元素对CoNiV中熵合金性能的影响及其摩擦学性能研究[D]. 张晓杰. 兰州理工大学, 2021(01)
- [9]碳纤维/聚六氢三嗪基复合材料的界面改性及其摩擦学性能研究[D]. 蔺哲. 陕西科技大学, 2021(09)
- [10]高强接触异质颗粒摩擦界面弹流润滑及结构优化研究[D]. 陈克应. 武汉科技大学, 2020(01)