Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Технические arrow Материаловедение arrow
Композиционные материалы на основе серного связующего и дисперсных наполнителей для изделий машиностроения

Расчет характеристик подшипников скольжения по заданным физико-механическим свойствам поверхности трения

Применение серного связующего и дисперсных наполнителей позволяют получать композиционные материалы различного функционального назначения, в том числе для изготовления изделий машиностроения. При разработке композиционных материалов следует учитывать, что это сложный физико-химический и технологический процесс, базирующийся на таких направлениях полимерного материаловедения как механика, физикохимия, физика дисперсных систем и термодинамика. Основными факторами, определяющими эффективность модификации и свойства получаемых материалов, являются природа, содержание и соотношение компонентов, межфазное взаимодействие на границе их раздела, размеры и форма частиц. При получении таких композиционных материалов важно учитывать физико-химические взаимодействия, протекающие в процессе получения материалов и их эксплуатации [47-49].

Проблема конструирования композиционных материалов является чрезвычайно важной и достаточно сложной. В настоящее время имеется недостаточное обоснование количественных критериев и теоретических разработок, которые позволили бы научно обосновать требования к связующим и наполнителям. Следует отметить, что, даже зная характеристики связующего и дисперсных наполнителей, не представляется возможным точно предсказать свойства композиционных материалов заданного состава и подшипникового узла, изготовленного из данного материала в процессе эксплуатации.

Не менее важной проблемой является сохранение стабильности свойств композиционных материалов в процессе переработки, хранения и эксплуатации. Для обеспечения стабильности химического состава и структуры, композиционных материалов необходимо обеспечение стабильной связи между связующими (матрицей) и наполнителями.

Возможности варьирования химического состава связующего и наполнителей, а также физической структуры композиционных полимерных материалов открывают широкие перспективы для оптимального конструирования и создания новых материалов с заданным комплексом технических свойств.

Физико-механические свойства композиционных материалов, в первую очередь, зависит от их структуры, компонентами которых являются связующее и наполнители, а также межфазная область на границе раздела компонентов. Разрушение композиционных материалов обычно происходит между границами фаз, в большинстве случаев это граница связующее-наполнитель т.к. она является наиболее слабым звеном в композиции [47-49].Исходя из этого, можно утверждать, что для получения материалов с высокими прочностными характеристиками необходимо обеспечить при отсутствии внутренних напряжений высокую прочность физической связи на границе раздела фаз (компонентов). Этого можно достигнуть только при обеспечении смачивания связующего на поверхности дисперсного наполнителя и при оптимальном содержании и соотношении компонентов.

Известно [40], что смачиваемость поверхности наполнителя со связующим зависит от распределения макромолекул на поверхности и плотности их распределением на поверхностном слое. Если существует поверхность раздела и взаимодействие связующего и наполнителя, то это может привести к изменению пространственного расположения атомов в молекуле при граничном слое. Таким образом, наилучшее смачивание компонентов будет происходить при сильном поглощающем взаимодействии связующего и поверхности наполнителей.

Композиционные материалы на основе связующего и дисперсных наполнителей широко применяются для изготовления различных узлов трения. Поэтому в работе основное внимание уделяется вопросам создания самосмазывающихся композиций антифрикционного назначения.

Характерной особенностью таких материалов является то, что в них в качестве наполнителей наряду с металлами часто используют различные вещества органического и неорганического происхождения, обеспечивающие армирующие, усиливающие, самосмазывающие и другие эффекты. Это обуславливает необходимость рассмотрения специфических особенностей взаимодействия таких наполнителей с полимерной матрицей.

В композиционных самосмазывающихся материалах тип связующего определяет метод закрепления частиц твердой смазки в блоке детали. Кроме того, связующее предотвращает удаление частиц твердой смазки с трущихся поверхностей при их относительном перемещении, способствует более эффективному распределению наполнителя на поверхностном слое и по всему объему композиционного материала.

В качестве связующего при создании антифрикционных материалов следует применить полимерную серу, т.к. сера благодаря способности к потению в зоне контакта трущихся поверхностей, где происходит повышение температуры, способствует снижению износа и полностью исключает схватывание поверхностей.

Известно, что сера является активным веществом и относится к металлоидам с низкой удельной массой и температурами плавленияШ-118С и кипения 444,6С. Сера способна реагировать со всеми металлами с образованием сульфидов [50-54].

В качестве наполнителей при создании композиционных материалов используют твердые, жидкие и газообразные вещества органического и неорганического происхождения. Наиболее распространенные наполнители -твердые, представляющие собой высокодисперсные порошки, волокна, зерна различной формы, листы и др.

 
Оригинал текста доступен для загрузки на странице содержания
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ
 

СКАЧАТЬ ОРИГИНАЛ
Композиционные материалы основе серного связующего дисперсных наполнителей изделий машиностроения