Разработка износостойкого нанокомпозита на основе политетрафторэтилена с целью повышения работоспособности и долговечности металлополимерных герметизирующих устройств

• Автор: Кургузова, Олеся Александровна
• Шифр специальности: 05.16.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 107 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ

1 Анализ структуры и свойств полимерных композиционных

материалов, конструкций и условий эксплуатации поддерживающих катков многоцелевых гусеничных машин (МГМ)

1.1 Структура и свойства ПТФЭ как полимерной основы

композиционных материалов (КМ) триботехнического назначения

1.2 Анализ конструкции, условий эксплуатации и надежности

поддерживающих катков МГМ

1.3 Влияние наполнителей-модификаторов на структуру и свойства

политетрафторэтилена

1.4 Влияние способа изготовления и режимов технологического

процесса на структуру и свойства ПКМ на основе ПТФЭ
1.5 Обоснование состава наполнителей-модификаторов и способа
изготовления ПКМ на основе ПТФЭ
1.6 Выводы, цель и задачи исследования
2 Методы и средства экспериментальных исследований
2.1 Методы исследования фазового состава и структуры
композиционных материалов
2.2 Методы и средства исследования механических и
триботехнических свойств
2.3 Методика разработки и оптимизации нового полимерного
композиционного материала
3 Разработка и исследование ПКМ
3.1 Разработка и исследование механических и триботехнических
свойств износостойкого ПКМ
3.2 Оптимизация состава ПКМ по критериям качества

3.3 Разработка технологии изготовления образцов ПКМ
3.4 Исследование фазового состава и надмолекулярной структуры
полимерных нанокомпозитов
3.5 Выводы
4 Разработка герметизирующего устройства поддерживающих
катков многоцелевых гусеничных машин
4.1 Анализ материалов герметизирующих устройств
поддерживающих катков
4.2 Механизмы герметизации и трения
4.3 Разработка конструкции герметизирующего устройства
поддерживающего катка
4.4 Лабораторное испытание герметизирующего устройства
4.5 Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ.'

ВВЕДЕНИЕ
Проблема обеспечения высокой степени герметичности подвижно сопряженных поверхностей деталей машин относится к одной из сложных научно-технических задач материаловедения, трибологии и герметологии в области машиностроения. Значительные трудности, возникающие при разработке теории герметизации и уплотнительной техники, связаны с необходимостью решения комплексных задач на стыке ряда естественных наук: физики, химии, материаловедения, трибологии. Механизм
герметизации подвижных сопряжений обусловлен механическим взаимодействием контактирующих поверхностей, включающим процессы трения и изнашивания материалов в зоне контакта, а также физикохимическими процессами сгруктурно-фазовых превращений материалов в процессе эксплуатации в различных средах при различных температурах.
Анализ исследований, в области трибологии и трибоматериаловедения -показывает, что общими во всех случаях фрикционного взаимодействия являются одновременно происходящие процессы структурных изменений и фазовых превращений в поверхностном слое трущихся деталей, рассеяния ' (диссипации) механической и тепловой энергии и превращение ее во внутреннюю энергию микрочастиц элементов трибоснстемы, с увеличением плотности внутренней энергии и температуры.
Уникальные физико-химические и антифрикционные свойства: политетрафторэтилена (ГТГФЭ) позволяют считать его лучшим материалом для полимерной основы антифрикционных композиционных материалов металлополимерных узлов трения. Введение в ПТФЭ различных
наполнителей-модификаторов: волокнистых, дисперсных наноразмерных:.

углеродных, металлических и других материалов позволяет существенно; повысить износостойкость и управлять физико-механическими свойствами : получаемых полимерных композиционных материалов (ПКМ).
Для герметизации сопряженных цилиндрических поверхностей вращательного движения применяют уплотнения различных типов:

композитов на микро- и наноуровнях и определения их количественного состава (оценки линейных размеров кристаллитов, параметров кристаллической ячейки полимерной матрицы и степени кристалличности) [2,9].
Структурно-фазовое состояние разрабатываемого ПКМ, его изменение в процессе трения с металлическим контртелом и влияние вводимых наполнителей исследовались на рентгеновском дифрактометре D8 Advance в монохроматизированном Cu-Ка излучении (графитовый монохроматор на дифрагированном пучке, угол монохроматора 26,4 градуса; для расчетов использовали длину волны излучения 0,179 нм). Напряжение и ток на трубке 40 kV и 40 тА, соответственно. По щелям: Div. slit 0.5 мм, Ant. slit 0.5 мм [23,55]. Рентгенографирование поверхностей с целью изучения фазового состава производилось по методике съемки в больших углах 2 в = (10-60°). Полученные рентгенограммы расшифровались по методике качественного фазового анализа. Параметры гексагональной кристаллической решетки политетрафторэтилена «а» и «с» рассчитывались по методике [38] и формулам 2.1:
(2.1)
где А, - длина волны излучения 0,179 нм;
в - угол дифракции соответствующего максимума; Средний размер кристаллитов рассчитывался по формуле 2.2:

(2.2)
ß-cos0Q03’
где /?-угловая полуширина дифракционного максимума (003).
Среднее межслоевое .расстояние, характерное для аморфной матрицы ГТТФЭ, рассчитывалось по формуле 2.3: