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不同维数粘土改性UHMWPE水润滑轴承材料摩擦磨损性能研究
| 论文题名： | 不同维数粘土改性UHMWPE水润滑轴承材料摩擦磨损性能研究 |
| 关键词： | 船舶尾轴承;水润滑轴承材料;超高分子量聚乙烯;粘土改性;摩擦学性能 |
| 摘要： | 船舶尾轴承是船舶动力装置中的关键部件，其摩擦磨损性能关乎到运行船舶的安全性及经济性。当船舶处于运行状态时，特别是在启停阶段、低速重载和转速变更等恶劣工况下，轴承将面临严重的摩擦磨损。在超高分子量聚乙烯（UHMWPE）基体中添加具有自润滑、高模量性能的粘土材料，从而制备的复合材料被证实具备优异的摩擦磨损性能，而粘土材料在UHMWPE中的分散效果，将直接决定粘土填料对UHMWPE的补强性能。本文以UHMWPE为基体，分别以凹凸棒土（3wt%）、改性凹凸棒土（1、3、5wt%）和蒙脱土（3wt%）、改性蒙脱土（1、3、5wt%）作为补强材料，探究不同维数粘土及填充含量对UHMWPE基水润滑轴承材料摩擦磨损性能的影响，并得出如下结论： （1）选用偶联剂KH570对ATP及MMT进行改性预处理。傅里叶变换红外光谱（FTIR）证明材料经改性后，表面存在偶联剂活性官能团。采用X射线衍射（XRD）的方法测得改性修饰后的ATP晶体结构未产生明显变化、MMT片层结构间距增大。接触角测试表明，经改性修饰后材料的表面极性降低，改善了ATP及MMT粒子与UHMWPE的结合能力。 （2）采用溶液共混及模压成型相结合的方式，制备了8种粘土改性UHMWPE复合材料，并设置纯UHMWPE作为试验对照组。对试样的机械物理性能及结构进行表征分析，发现填充ATP及MMT能够提高试样的表面硬度，并随着填充含量的增加，ATP/UHMWPE复合材料拉伸性能逐渐降低、MMT/UHMWPE复合材料拉伸性能逐渐增强。 （3）使用SSB-100型试验机，以环-块对磨的方式研究了9种试样的摩擦磨损性能。摩擦试验表明：同一载荷下，试样的摩擦系数随线速度的提高而降低；相同线速度下，试样的摩擦系数随载荷的增加而降低。改性ATP/UHMWPE复合材料的摩擦系数始终低于对照组试样，且当改性ATP填充含量为1wt%时，复合材料具有最低的摩擦系数。磨损试验表明：改性MMT/UHMWPE复合材料较其他材料拥有更为优良的耐磨性能，且当改性MMT的填充含量为3wt%时，材料的体积磨损率较纯UHMWPE材料降低了35.24%。同时观察了试样的磨损表面形貌，分析了不同维数粘土/UHMWPE复合材料的摩擦磨损机理。 |
| 作者： | 钟达 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 周新聪 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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