纖維材質對UHMWPE水潤滑軸承復合材料摩擦學性能的影響

編號：CYYJ043259

篇名：纖維材質對UHMWPE水潤滑軸承復合材料摩擦學性能的影響

作者：郭智威 馮潤麒 何陽 袁成清

關鍵詞： 水潤滑軸承 摩擦學性能 纖維材質 UHMWPE 復合材料

機構： 武漢理工大學交通與物流工程學院 國家水運安全工程技術研究中心可靠性工程研究所

摘要： 超高分子量聚乙烯(Ultra-high molecular weight polyethylene, UHMWPE)在水潤滑軸承領域具有巨大的發(fā)展?jié)摿?然而單一的UHMWPE難以滿足水潤滑軸承的耐磨性需求,尤其是在低速重載工況下.通過纖維改性的方法可以提高其摩擦學性能,但是纖維材質的不同特性對于復合材料摩擦學性能的影響存在差異.通過熱壓模具分別制備劍麻纖維(Sisal fiber,SF)、碳纖維(Carbon fiber,CF)和聚酯纖維(Polyester fiber,PETF)與UHMWPE混合的定向纖維復合材料,并與純UHMWPE做對照試驗.利用R-tec往復摩擦試驗機模擬不同載荷(5和10 N)和不同速度(20、40和60 mm/s)下銅球與不同復合材料的摩擦過程,通過邵氏硬度和極限抗彎強度試驗對復合材料力學性能進行表征測試,采用接觸角測試復合材料的浸潤性,試驗結束后用掃描電子顯微鏡觀察表面磨損形貌.結果表明:纖維的力學性能,尤其是硬度和抗彎強度是影響定向纖維復合材料摩擦學性能的關鍵因素,所添加纖維在復合材料中強有力的支撐作用使摩擦學性能顯著提高,纖維的耐磨性和浸潤性是次要因素.試驗工況下,CF/UHMWPE摩擦系數(shù)最低,且在低速重載(載荷10 N,速度20 mm/s)時的摩擦系數(shù)與純UHMWPE相比降低了36.92%;添加耐磨性強的PETF纖維后,復合材料磨損體積與純UHMWPE相比降低了30.56%。