Исследование и разработка полимерных композиционных материалов с использованием природных алмазных порошков

• Автор: Шиц, Елена Юрьевна
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Якутск
• Количество страниц: 173 с. : ил.

Введение

Глава I. Основные направления разработки абразивных алмазосодержащих материалов на полимерной основе
1.1. Абразивные композиционные материалы на полимерной основе
1.1.1. Классификация абразивных материалов
1.1.2. Алмазы как основной абразивный материал
1.1.3. Абразивные композиционные материалы на полимерной основе
1.2. Абразивные композиционные материалы на основе полимеров и синтетических алмазных порошков
1.3. Цели и задачи исследования
Глава II. Исследование свойств композиционных абразивных материалов на основе политетрафторэтилена и порошков природных алмазов
2.1. Исследование плотности и твердости композиционных алмазосодержащих материалов (KAM)
2.2. Теплофизические характеристики KAM
2.3. Дилатометрические свойства KAM
2.4. Структурные исследования KAM
2.5. Выводы к главе II
Глава III. Исследование триботехнических свойств композиционных
алмазосодержащих материалов
3.1. Исследуемые показатели, средства и методы измерений
3.2. Триботехнические свойства KAM
3.3. Выводы к главе III
Глава IV. Модификация KAM на основе ПТФЭ и ППА
4.1. Модификация KAM неорганическими соединениями
4.2. Модификация KAM органическими функциональными соединениями
4.3. Выводы к главе IV
Глава V. Абразивные инструменты на основе KAM с порошками природных алмазов и оценка их работоспособности
5.1. Технология получения KAM с 111ІА
5.2. Особенности проектирования и изготовления технологической оснастки для производства шлифовального инструмента на основе ПТФЭ
5.3. Режимы обработки материалов алмазным инструментом на основе ПТФЭ
5.4. Опытно-промышленные испытания алмазного абразивного инструмента на основе ПТФЭ
5.5 Выводы к главе V
Заключение (общие выводы)
Литература
Приложения

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время практически единственной областью использования порошков природных алмазов (ППА) является производство абразивного инструмента для резки, шлифовки, полировки и точной обработки изделий из металлов, сплавов и минералов.
Эффективность, качество обработки и долговечность инструмента во многом зависят от рационального выбора связующего и дисперсности ППА. Выпускаемый отечественной промышленностью инструмент, особенно на органической основе, ограничен практически двумя видами связок — бакелитовой и вулканитовой.
Несмотря на известные достоинства бакелитов и вулканитов, как связующих для разработки абразивного инструмента: технологичность, возможность применения их для обработки различных материалов, низкая стоимость и т.п. необходимость существенного повышения основных технических характеристик связующего - износостойкости, прочности, а также улучшения эксплуатационных параметров работоспособности инструмента на их основе - производительности, шероховатости обрабатываемых поверхностей, удельного расхода алмазов сохраняет высокую актуальность.
Анализ научной и патентной литературы также показывает недостаточно широкий ассортимент исследованных органических материалов, перспективных для использования в качестве связующего. Поэтому, выявление новых полимерных композиционных материалов, отличающихся повышенной износостойкостью и улучшенными антифрикционными свойствами, может в значительной мере способствовать созданию инструмента с необходимыми техническими параметрами.
Расширение ассортимента модифицирующих ингредиентов также является немаловажной задачей триботехнического материаловедения. Известно, что введение высокодисперсных порошков твердых материалов - керамик, оксидов и нитридов металлов существенно влияет на увеличение износостойкости

дискретной, но довольно устойчивой пленки переноса, тогда как в процессе трения ПТФЭ с УДА устойчивой пленки не появлялось. Наоборот, трение наполненного УДА (5 мас.%) ПТФЭ сопровождалось износом контртела, стальная поверхность которого по истечении 5 часов скольжения была отполирована до высокой чистоты (< 0,2 мкм). Коэффициент трения всех композиций составлял 0,15-0,20 [67].
Таблица
Массовый износ политетрафторэтилена и композиций на его основе,
содержащий УДА и У ДАТ
№ Материал Массовый износ, мг
1. ПТФЭ
2. ПТФЭ+0,2 мас.% УДА
3. ПТФЭ+0,5 мас.% УДА
4. ПТФЭ+1,0 мас.% УДА
5. ПТФЭ+2,0 мас.% УДА
6. ПТФЭ+5,0 мас.% УДА
7. ПТФЭ+0,2 мас.% УДАГ
8. ПТФЭ+2,0 мас.% УДАГ
9. ПТФЭ+5,0 мас.% УДАГ
Проведённые исследования показали, что введение 1+2 мас.% УДА приводит к увеличению износостойкости ПТФЭ в 28-30 раз, а введение 2 мас.% УДАГ увеличивает его износостойкость в 38-40 раз [67]. Известно [77], что определяющим фактором изменения свойств материалов является структурная организация связующего.
Для выяснения механизма усиления ПТФЭ порошками УДА и УДАГ и установления связи между физико-механическими, антифрикционными свойствами и структурой композитов были проведены структурные