填料顺序对塑料摩擦磨损性能的影响

1、磨损时间的影响:
图5-2和图5-3所示为干摩擦条件下,接触载荷为196n时,不同混合顺序的尼龙66纳米复合材料与调质钢对磨时摩擦系数和磨损质量损失随磨损时间变化的关系曲线。从图5-2可以看出,所有样品的摩擦系数的变化都经历了两个阶段:磨合阶段和稳定摩擦阶段。试验初期的摩擦系数都比较低,随着时间的延长摩擦系数迅速增大,达到最高值后逐渐降低并趋于稳定,表明摩擦表面己经形成了稳定的转移膜。其中pa66+ (sebs-g-ma+organoclay)纳米复合材料的摩擦系数低。从图5-3可以看出,在给定的实验条件下,尼龙66基纳米复合材料的磨损质量损失均随着时间的增加而逐渐增加,其中seb s-g-ma橡胶颗粒与有机纳米粘土共混后填充的尼龙66纳米复合材料的磨损质量损失低。
2、接触载荷的影响
图5-4和图5-5所示为干摩擦条件下,磨损时间为120min时,不同混合顺序的尼龙66纳米复合材料与调质钢对磨时摩擦系数和磨损质量损失随接触载荷变化的关系曲线。由图5-4可以看出,尼龙66纳米复合材料的摩擦系数随着接触载荷的增大而先增大后减小,在98n时达到最大值,其中各载荷下pa66+(sebs-g-ma+organoclay)纳米复合材料的摩擦系数低。由图5-5可见,尼龙66纳米复合材料的磨损质量损失随接触载荷的增加而增加;相同载荷下,pa66+ (sebs-g-ma+organoclay)纳米复合材料的磨损质量损失低。
通过以上的分析可知,混合顺序对尼龙66纳米复合材料的摩擦磨损性能有重要的影响,其中seb s-g-ma橡胶粒子与有机粘土共混后再与尼龙66粉末混合形成的pa66+ (sebs-g-ma+organoclay)纳米复合材料在室温干滑动条件下具有好的摩擦磨损性能。
三、磨损表面形貌分析
图5-6所示为干摩擦条件下,接触载荷为196n,磨损时间为120min时,不同混合顺序的尼龙66纳米复合材料磨损表面形貌的sem照片。
可见,pa66+sebs-g-ma+organoclay纳米复合材料的磨损表面较为粗糙且有较深的犁沟,这表明复合材料的磨损主要受对偶钢轮上微凸尖峰的切削和犁沟作用,导致材料的剧烈切削磨损(图5-6 ( a ) ) ; ( pa66+sebs-g-ma+organoclay纳米复合材料磨损表面的犁沟相对较浅,并且有少量的磨屑粘附在试样表面(图5-6 ( b ) ) ; ( pa66+organoclay ) +sebs-g-ma纳米复合材料的磨损表面出现了比较明显的表面剥落和凹坑,从而表明在滑动过程中以粘着磨损为主(图5-6 ( c ) ) ; pa66+ ( sebs-g-ma+organoclay)纳米复合材料的磨损表面比较平整,仅有少量较浅而平行于滑动方向的犁沟产生,此时的磨屑细小并粘附在磨损表面,同时在钢轮表面形成了一层较均匀的转移膜,从而降低了粗糙尖峰的微观切削和犁沟作用,提高了复合材料的耐磨性(图5-6 (
磨损表面形貌直接反映机械零件的磨损和疲劳等特征行为,不同磨损过程的磨损表面形貌差别很大,不同的摩擦表面状态也会影响摩擦副的性能。因此,磨损表面形貌是判定磨损机制最直接、最主要的判据[y }2}。为了进一步准确、方便地描述磨损表面的特征,本文采用osl3000型激光共焦显微镜对试样的磨损表面进行观察,从而获得磨损表面的三维形貌。图5-7为干摩擦条件下,接触载荷为196n,磨损时间为120min时,尼龙66纳米复合材料磨损表面的三维形貌图像。可以看出,pa66+sebs-g-ma+organoclay纳米复合材料的磨损表面比较粗糙,有大量的犁沟存在,pa66+ ( sebs-g-ma+organoclay)纳米复合材料的磨损表面相对比较平整。这与扫描电镜的观测结果一致。
一般来说,摩擦表面的几何特征采用形貌参数来描述,常用的表面形貌参数是表面粗糙度,表面粗糙度是反映磨损表面微观几何形状的一个重要指标。因此本研究采用osl3000型激光共焦显微镜对尼龙66纳米复合材料的磨损表面进行了三维粗糙度评定。实验中选取磨损表面上的一个矩形区域进行计算,从而获得常用的表面粗糙度参数表面平均粗糙度(ra>、均方根偏差(r护,这些参数能很好地描述磨损表面。评定结果如表5-1所示。

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