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黑宝石粉体是一种绿色环保的新型高性能材料,具有粒径小、强度高、耐高温、耐磨性和化学稳定性好等优点。玄武岩玻璃陶瓷纤维成型工艺与黑宝石粉体类似,性能优异,在过滤、摩擦和建筑材料等领域有较广泛的应用。选用这两种高性能材料作为复合材料的增强材料,可改善材料的性能,为新型摩擦材料提供更广泛的应用前景。 本课题第一部分主要制备了黑宝石粉体改性树脂基摩擦材料,研究了玄武岩水晶玻璃粉体对树脂复合材料性能的影响。通过用0.75%的KH-550硅烷偶联剂处理玄武岩玻璃粉体,探究未处理和处理粉体改性对复合材料力学性能和耐磨损性的影响,得知经处理粉体改性复合材料中基体与粉体间的界面粘接性更好。当改性粉体含量约为4%时,复合材料的耐磨损性能最好。在未处理粉体含量为2%时,材料的弯曲强度达到最大值,为61.419MPa;而改性粉体为4%时,其摩擦材料弯曲强度达到最大值70.937MPa。 第二部分研究了偶联剂浓度和短纤含量对玄武岩短切纤维/黑宝石粉体改性树脂基复合材料机械性能和摩擦磨损性能的影响。当偶联剂浓度为0.75%时,经处理玄武岩短纤增强树脂复合材料摩擦磨损性最好。在低速、100N载荷下,摩擦系数达到最大值0.618,比未处理纤维增强复合材料提高12.36%。当短纤含量为8%时,摩擦系数高而稳,磨损率最低;短纤含量为8%和4%时,复合材料的拉伸和弯曲强度值分别达到最大值,各为29.856MPa和98.756MPa。 第三部分主要探究了载荷、速度和纤维含量对玄武岩纤维布/黑宝石粉体改性树脂基复合材料综合性能的影响。在低速下,施加载荷越大,复合材料的摩擦系数越小,磨损率越大,且磨损率波动幅度大于摩擦系数。与玄武岩短纤增强复合材料相比,其复合材料的摩擦系数和磨损率变化幅度较小。当连续玄武岩纤维含量为21%时,复合材料拉伸强度达到最高值92.145MPa;纤维含量为18%时,复合材料的弯曲性能处于峰值,为139.278MPa。 总之,黑宝石粉体填料对复合材料具有较强的增强效果,且玄武岩纤维布/黑宝石粉体改性树脂摩擦材料的综合性能优于玄武岩短纤/黑宝石粉体改性树脂摩擦材料。