Analiza proprietăților de rezistență la uzură ale materialelor compozite din nailon armat cu fibră de carbon (CF/PA)
Nailonul (PA) este utilizat pe scară largă ca material compozit polimer termoplastic multifuncțional în multe domenii datorită proprietăților sale mecanice remarcabile, coeficientului scăzut de frecare și impactului excelent al rezistenței. Cu toate acestea, în industriile de vârf cu cerințe ridicate pentru performanța produsului, cum ar fi energie nouă, tratament medical de mare viteză și echipamente inteligente, materialele PA tradiționale au arătat limitări ale produsului în ceea ce privește rezistența la căldură și întreținerea dimensională. Pentru a rezolva aceste probleme, au apărut materiale compozite termoplastice continue armate cu fibră de carbon formate prin combinarea fibrei de carbon (CH) cu materiale tradiționale PA. Acest material nu numai că îmbunătățește în mod semnificativ proprietățile mecanice, dar funcționează excelent și în alte proprietăți fizice, cum ar fi rezistența la uzură.
Proprietățile de frecare și uzură ale compozitelor termoplastice Pa6 cu fibră de carbon evaluează performanța materialelor compozite CF/PA în detaliu, selectează fibre de carbon cu diferite procente de volum (10vol%, 20vol%, 30vol%) ca armătură și efectuează teste de uzură prin frecare în condiții de umiditate (30~45%), sarcină stabilită (0~16N) și frecvență de frecare (0-12HZ).
Modificări ale coeficientului de frecare
Sub sarcina setată de 9N și frecvența de frecare de 4HZ, coeficientul de frecare al probelor de material PA pur crește rapid în timp. Coeficientul de frecare a probelor de material compozit CF/PA de 20% și 30% în greutate crește cu timpul în principal într-un model parabolic, în timp ce coeficientul de frecare a probelor de material compozit CF/PA de 10% în greutate crește mai întâi și apoi scade, arătând în final o tendință ascendentă.
În rezumat, pe măsură ce procentul de volum al armăturii cu fibră de carbon crește, coeficientul de frecare al materialului compozit CF/PA format scade treptat și se poate observa că coeficientul de frecare al materialului PA pur este mai mare decât cel al oricărui procent de volum al CF. material compozit /PA. Cel mai proeminent este faptul că materialul compozit CF/PA de 20% în greutate prezintă cel mai scăzut coeficient de frecare. Acest lucru este cauzat de interacțiunea dintre fibra de carbon sau microstructura de pe suprafața fibrei de carbon și interfața matricei. Poate avea un anumit efect de lubrifiere în timpul procesului de frecare, reducând astfel coeficientul de frecare al materialului compozit.
Volumul deteriorarii prin frecare
Sub aceeași forță de sarcină sau frecvență de frecare, volumul de deteriorare prin frecare al probei de material PA pur este cel mai mare, în timp ce volumul de deteriorare prin frecare al materialului compozit 20wt19% CF/PA este cel mai mic. Acest lucru arată că materialul compozit CF/PA are o durabilitate mai bună. Când forța de încărcare este crescută la 9-15N, volumul de deteriorare prin frecare a materialului compozit CF/PA de 30% în greutate crește brusc brusc, ceea ce se poate datora conținutului excesiv de fibră de carbon care provoacă stresul intern al materialului compozit. concentrează-te într-un singur loc.
Conform rezultatelor scanării SEM, există microfisuri evidente pe suprafața probei de material PA pur și se produce fenomenul de peeling, dar semnele de uzură ale materialului compozit CF/PA sunt semnificativ mai mici, în special 20% în greutate CF/PA material compozit, care aproape că nu are acest fenomen de peeling. Se poate spune că cantitatea adecvată de armătură cu fibră de carbon poate susține eficient sarcina care trage de pe suprafața de contact și poate împiedica separarea materialului.
În producția reală a CFPA6, Zhishang New Materials Technology a constatat că performanța materialului compozit va fi, de asemenea, afectată direct de glonțul de aur din rășină. Studiul a constatat că, atunci când fracția de masă a fibrei de carbon continuă și a rășinii PA sunt topite, rezistența la tracțiune, modulul elastic de încovoiere și rezistența la încovoiere a materialului compozit sunt îmbunătățite cel mai semnificativ, ceea ce poate fi de 2-3 ori mai mare decât aceea. din rășină PA pură. Acest lucru arată pe deplin că termoplasticitatea și proprietățile rășinii pot fi mult îmbunătățite sub întărirea fibrei de carbon.
În ritmul vremurilor, dezvoltarea științei și tehnologiei și progresul tehnologiei pot oferi o actualizare mai profundă pentru materialele compozite CF/PA. Credem că acest material poate fi folosit mai pe scară largă în diverse domenii în viitor. Mai ales în scenariile care necesită rezistență la medii foarte deteriorate, cum ar fi temperaturi ridicate și umiditate ridicată.
