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论文选择微米级金属氧化物(ZnO、CuO、Fe3O4)无机填料改性聚合物基复合材料的热力学性能和滑动摩擦热效应研究作为主要研究方向。以熔融共混法注塑成型制备了金属氧化物/尼龙1010(PA1010)复合材料。系统考察了不同工况下,相关参数对尼龙1010以及金属氧化物/尼龙1010复合材料热力学性能的影响,并自行研制了盘式可变速摩擦测热综合实验机,对金属氧化物/尼龙复合材料的表面温度场和摩擦磨损性能进行了分析研究。得到了以下主要结论:1.金属氧化物/尼龙1010复合材料的导热性能不仅随着金属氧化物含量的增加而得到提高,还与填料的粒径、温度条件、复合材料的制备工艺有关。分析认为,实验测定的复合材料导热系数变化曲线位于Y.Agari串联模型曲线和并联曲线之间,更接近Y.Agari串联模型;而复合材料的热膨胀系数随温度的变化关系则遵循格律乃森定律。2.静态力学实验和动态力学分析(DMTA)表明,相对纯尼龙1010,金属氧化物/尼龙1010复合材料的力学性能明显得到提高,但随着金属氧化物用量的增加,金属氧化物/尼龙1010力学性能存在一个最佳值。建立了极限力学性能预测模型,在一定的温度范围内,由储能模量来预估极限抗压强度,实验证明了该方法的可行性;研究了不同老化程度的金属氧化物/尼龙1010的动态力学性能和老化特征,ZnO/PA1010复合材料的损耗因子在老化70天内变化较小,70天后变化较大。3.在盘式可变速摩擦测热综合试验机上,进行了不同工况下金属氧化物/尼龙1010复合材料滑动摩擦升温试验。复合材料表面温度的分布特征为中部温度最高,表面温度梯度沿径向变化较大,沿周向变化较小;相比尼龙1010,随着金属氧化物含量的增加,复合材料表面的温升也逐渐增大;低转速下,尼龙1010复合材料的摩擦因数随着摩擦时间逐渐提高,高转速下,摩擦因数先是上升,然后逐渐趋于稳定;当摩擦温度小于复合材料的玻璃化温度gT时,摩擦因数随温度升高而增大;温度大于gT时,摩擦因数急剧下降。4.实验数据显示尼龙1010复合材料磨损率随着转速的增加而增大。观察摩擦副表面转移膜SEM照片,发现随着转速的不断提高,转移膜存在着一个生成(不连续)—生长(多层叠加)—成熟(均匀、致密)—破坏(熔化)过程。在较高应力作用下,因摩擦热的积聚导致尼龙1010基体的机械性能下降,同时在过高的载荷下转移膜难以形成和保持,因此磨损率较高。5.针对目前对聚合物复合材料摩擦片三维瞬态温度场研究的薄弱环节,利用ANSYS有限元分析中的热分析模块,模拟了“盘式制动器”瞬态温度场。在边界条件上,考虑了热流密度在径向上的变化,以及和空气的强制换热等条件,获得了匀速工况下的三维瞬态温度场和温度梯度分布规律。研究表明,和实验结果基本一致。