Al2O3颗粒/环氧树脂基复合材料的制备及磨损性能研究

摘要

水利、水电等行业使用的一些大型过流零部件，如水轮机叶片，砂浆泵等，该类部件主要在有浆料存在的环境中服役，该服役环境既存在腐蚀又存在磨损，二者交互作用使得材料浪费现象严重，造成了巨大的经济损失。当前，该类部件体积较大，报废后拆卸不便，急需一种现场修复的技术进行现场施工。因此，寻求一种经济、有效的方法提高过流部件的耐腐蚀磨损性能已经成为相关行业急需解决的问题。
　　树脂材料本身具有极优异的耐酸碱腐蚀性能，采用树脂基复合材料能更好地满足外场条件临时、快速的修复要求。然而，目前树脂基复合材料多以为改性树脂为基体，纳米级陶瓷颗粒为填料制成，存在树脂改性操作复杂、纳米级陶瓷颗粒起耐磨骨架作用不明显、原料成本高、基板与复合材料界面结合强度低等缺点。
　　针对上述背景与现状，本研究选择环氧树脂为基体，微米级硬质Al2O3颗粒为填料，配以具有增加韧性效果的复合固化剂，通过制备工艺的优化，在Q235-A钢基板上制备出一种成本低廉、常温固化、致密的复合涂层。研究了Al2O3颗粒的形状、体积分数和粒径对复合材料耐磨性的影响规律。结果表明:Al2O3颗粒为近球形，粒径为58-75μm，体积分数为23.4％时，涂层耐磨性约为基板的3倍，进一步研究了金属基板表面硅烷化处理和偶联剂添加量对界面结合强度的影响规律，结果表明，偶联剂添加量为3％时，界面结合强度最优，并分析了相关机理。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 耐磨环氧树脂基复合材料的研究现状及存在的问题

1．2．1 纳米颗粒在耐磨环氧树脂基复合材料中的研究

1．2．2 树脂改性对耐磨环氧树脂基复合材料的研究

1．2．3 颗粒与基体树脂的相容性对耐磨性的研究

1．2．4 耐磨树脂基复合材料存在的问题

1．3 影响树脂基复合材料耐磨性能的因素

1．4 冲蚀磨损机理

1．5 本论文研究的目的与内容

1．5．1 研究目的

1．5．2 研究内容

2 实验材料、设备与测试方法

2．1 实验材料

2．1．1 金属基板

2．1．2 实验原料与试剂

2．2 实验仪器与设备

2．3 测试方法

2．3．1 密度测试

2．3．2 磨损性能测试

2．3．3 界面结合强度测试

3 Al2O3颗粒／环氧树脂基复合材料成分设计与制备工艺研究

3．1 实验主要原料的选择

3．1．1 基体树脂的选择

3．1．2 固化剂的选择

3．1．3 填料的选择

3．1．4 辅助材料

3．2 Al2O3颗粒／环氧树脂基复合材料的制备

3．2．1 金属基板处理

3．2．2 Al2O3颗粒的预处理

3．2．3 树脂的软化

3．2．4 复合固化剂的配制

3．2．5 复合材料的涂覆

3．3 实验技术路线图

3．4 Al2O3颗粒／环氧树脂基复合材料的致密性分析

3．5 本章小结

4 Al2O3颗粒／环氧树脂基复合材料的磨损性能研究

4．1 复合材料的磨损性能研究

4．1．1 磨损试样的制备

4．1．2 Al2O3填料形状对复合材料磨损性能的影响

4．1．3 Al2O3填料体积分数对复合材料磨损性能的影响

4．1．4 Al2O3填料粒径对涂层耐磨性能的影响

4．1．5 固化剂配比对涂层耐磨性能的影响

4．2 复合材料界面结合强度的研究

4．2．1 基底硅烷化处理对界面结合强度的影响及分析

4．2．2 KH-550添加量对界面结合强度的影响及分析

4．3 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的与学位论文内容相关的学术论文及研究成果