工艺参数对FFF制造碳纤维增强尼龙零件力学性能的影响与预测

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作者 李飞飞 蔡金明 +1 位作者 程玉华 蔡艺瑞 《塑料工业》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期97-103,共7页

以熔丝制造(FFF)技术加工了碳纤维增强尼龙零件,采用田口试验设计研究了填充图案类型、填充密度、层高和打印方向对零件拉伸强度的影响,利用径向基网络(RBF)预测了不同工艺条件下零件拉伸强度。基于信噪比分析发现,在研究的4个试验因素... 以熔丝制造(FFF)技术加工了碳纤维增强尼龙零件,采用田口试验设计研究了填充图案类型、填充密度、层高和打印方向对零件拉伸强度的影响,利用径向基网络(RBF)预测了不同工艺条件下零件拉伸强度。基于信噪比分析发现,在研究的4个试验因素中,填充密度对零件拉伸强度的影响最显著,其他因素的影响有如下顺序:打印方向>层高>填充图案类型。熔丝制造最优参数水平组合为:填充密度100%,打印方向0°,层高0.1 mm,填充图案类型六边形,在最优参数组合下,零件拉伸强度试验值为114.09 MPa,高于方差分析的回归方程预测值(108.18 MPa)。当径向基网络中隐含层神经元个数为56时,预测零件拉伸强度的均方误差(MSE)最低,为0.003 2,预测最优参数组合下零件拉伸强度为113.24 MPa。径向基网络预测值与试验值的MSE为0.46,回归方程预测值与试验值的MSE则达到20.01,表明径向基网络预测熔丝制造技术加工的零件拉伸强度更准确。 展开更多

关键词 熔丝制造 碳纤维增强尼龙 田口试验设计 径向基网络 拉伸强度

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偶件表面粗糙度对碳纤维增强尼龙复合材料摩擦学性能的影响 被引量：25

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作者 王军祥 葛世荣 李凌 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第2期106-109,共4页

在栓 -盘摩擦磨损试验机上考察了干摩擦条件下偶件表面粗糙度对碳纤维增强尼龙 (PA10 10 )复合材料摩擦学性能的影响 ,采用光学显微镜观察分析了偶件表面转移膜的形貌 .结果表明 ,碳纤维能够明显提高 PA10 10的耐磨性能 ,当碳纤维增强... 在栓 -盘摩擦磨损试验机上考察了干摩擦条件下偶件表面粗糙度对碳纤维增强尼龙 (PA10 10 )复合材料摩擦学性能的影响 ,采用光学显微镜观察分析了偶件表面转移膜的形貌 .结果表明 ,碳纤维能够明显提高 PA10 10的耐磨性能 ,当碳纤维增强相的质量分数为 10 %和 2 0 %时 ,增强 PA10 10复合材料的磨损率比非增强 PA10 10的降低 3～ 6倍 .这是由于碳纤维起到了承载作用并具有较强的抗犁削能力所致 .磨损表面形貌光学显微分析表明 :磨损前后偶件表面形貌发生了明显的变化 ;当偶件表面粗糙度 Ra 处于 0 .11～ 0 .13μm范围内时 ,复合材料的磨损率最低 ;随 Ra值的增大或减小微切削和转移膜疲劳脱落加剧致使复合材料的磨损率快速增大 . 展开更多

关键词 碳纤维增强尼龙 复合材料 偶件表面粗糙度 摩擦学性能

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纤维表面处理对三维编织碳纤维增强尼龙性能的影响 被引量：6

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作者 雷雨 万怡灶 +2 位作者 张宗强 周福刚 王玉林 《工程塑料应用》 CAS CSCD 北大核心 2003年第9期19-22,共4页

分别考察了几种纤维表面处理方法对碳纤维表面和复合材料性能的影响。结果表明,纤维表面处理使碳纤维的表面更粗糙;经过处理后的碳纤维表面含氧量明显提高,改善了碳纤维与基体的浸润性;空气氧化处理方法的综合效果比较理想;γ射线辐照... 分别考察了几种纤维表面处理方法对碳纤维表面和复合材料性能的影响。结果表明,纤维表面处理使碳纤维的表面更粗糙;经过处理后的碳纤维表面含氧量明显提高,改善了碳纤维与基体的浸润性;空气氧化处理方法的综合效果比较理想;γ射线辐照处理除冲击强度稍低于空气氧化处理外,其弯曲强度、弯曲弹性模量尤其是剪切强度均高于空气氧化法;空气氧化与偶联剂复合处理的复合材料剪切强度最高。 展开更多

关键词 纤维表面处理 三维编织碳纤维增强尼龙 性能 复合材料

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碳纤维增强尼龙复合材料的摩擦学性能 被引量：8

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作者 赵立新 郑立允 +1 位作者 刘泽林 赵玉容 《玻璃钢／复合材料》 CAS CSCD 2002年第6期17-18,44,共3页

根据碱催化阴离子聚合原理制备了连续碳纤维增强单体浇铸 (MC)尼龙复合材料 (CCF/MCPA)。主要研究了CCF/MCPA复合材料的摩擦学性能和磨损机制。CCF/MCPA复合材料的摩擦系数随着载荷的增加呈现先升后降的态势 ,磨损率随着载荷的增加而增大。

关键词 碳纤维增强尼龙复合材料 摩擦学性能 磨损机制

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碳纤维增强尼龙复合材料表面改性研究进展 被引量：2

5

作者 舒礼伟 毕珲 +2 位作者 郭增贤 魏浩 王国军 《工程塑料应用》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期178-183,共6页

碳纤维增强尼龙复合材料因其轻质高强、具有优异的耐腐蚀和热稳定性等优点,在航空航天、汽车等领域得到了广泛应用。综述了近几年来碳纤维增强尼龙复合材料表面改性在干法、湿法和纳米材料多尺度三个改性方面的研究进展,描述了三种改性... 碳纤维增强尼龙复合材料因其轻质高强、具有优异的耐腐蚀和热稳定性等优点,在航空航天、汽车等领域得到了广泛应用。综述了近几年来碳纤维增强尼龙复合材料表面改性在干法、湿法和纳米材料多尺度三个改性方面的研究进展,描述了三种改性方式的机理原理、研究思路和技术手段,指出了该复合材料在力学性能和润湿性能等方面的优势,并总结了目前碳纤维增强尼龙复合材料表面改性存在的主要突出问题和相应的解决措施,最后针对该复合材料的研究方向和应用前景进行了展望。 展开更多

关键词 碳纤维增强尼龙 干法改性 湿法改性 纳米材料多尺度改性

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短切碳纤维增强尼龙66平板抗冲击性能研究 被引量：3

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作者 黄珍媛 程斌 +1 位作者 赵亚萌 陈邑 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期118-124,共7页

碳纤维增强塑料是近几年新兴的优异轻质材料,被广泛用于汽车、电子、电器等行业的外壳零件,这些零件在使用过程中经常有被撞击或跌落的风险,所以对产品的抗冲击性能要求非常高。为了加深对短切碳纤维增强塑料抗冲击性能的了解,以短切碳... 碳纤维增强塑料是近几年新兴的优异轻质材料,被广泛用于汽车、电子、电器等行业的外壳零件,这些零件在使用过程中经常有被撞击或跌落的风险,所以对产品的抗冲击性能要求非常高。为了加深对短切碳纤维增强塑料抗冲击性能的了解,以短切碳纤维增强PA66平板为研究对象,开展落锤冲击试验。对试验后的损伤断口进行超声形貌检测和SEM断面形貌检测,通过研究平板冲击损伤模式和冲击过程位移-冲击载荷曲线,对比分析碳纤维含量对短切碳纤维增强PA66平板损伤行为和抗冲击性能的影响。结果表明:冲击过程中碳纤维增强PA66平板中除了尼龙基体的断裂和裂纹扩展外,还发生了纤维拔出和纤维断裂;随着碳纤维含量的增加,塑料平板冲击损伤面积和裂缝数目显著减小,比吸能显著提高,材料的抗冲击性能显著提高。 展开更多

关键词 碳纤维增强尼龙66 纤维含量 冲击损伤 抗冲击性能

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短切碳纤维增强尼龙66的流变性能 被引量：1

7

作者 黄珍媛 黎冰华 +1 位作者 程斌 陈邑 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2022年第9期83-89,共7页

聚合物流变性能是影响复合材料性能的重要因素,本文对SCF/PA66共混体系流变性能进行了研究。通过熔融共混法制备不同纤维含量的短切碳纤维增强尼龙66(SCF/PA66)复合材料,采用毛细管流变仪、扫描电镜和旋转流变仪研究了纤维含量和频率等... 聚合物流变性能是影响复合材料性能的重要因素,本文对SCF/PA66共混体系流变性能进行了研究。通过熔融共混法制备不同纤维含量的短切碳纤维增强尼龙66(SCF/PA66)复合材料,采用毛细管流变仪、扫描电镜和旋转流变仪研究了纤维含量和频率等对SCF/PA66共混体系流变性能的影响。结果表明:SCF/PA66为非牛顿流体,加入SCF后非牛顿系数减小,稠度系数变大;当SCF为10wt%时,熔体表观黏度最小,当SCF为20wt%和40wt%时,熔体表观黏度最大;加入较多SCF后,共混体系的储能模量和损耗模量会大幅提高,当SCF为20wt%时,复合体系损耗因子小于1,材料的弹性响应始终占优。 展开更多

关键词 短切碳纤维增强尼龙66 流变性能 纤维含量 黏度

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三维编织碳纤维增强尼龙复合材料合成工艺的研究

8

作者 张宗强 万怡灶 王玉林 《材料导报》 EI CAS CSCD 2003年第4期63-65,共3页

介绍了三维编织碳纤维增强尼龙(简称C_(3D)/PA)复合材料的发展历史,并归纳了C_(3D)/PA复合材料几种合成工艺的利弊所在。其中:采用三维整体编织技术能够制备形状复杂的C_(3D)/PA复合材料,但成本较高;静态浇铸法操作方便、工艺简单但不... 介绍了三维编织碳纤维增强尼龙(简称C_(3D)/PA)复合材料的发展历史,并归纳了C_(3D)/PA复合材料几种合成工艺的利弊所在。其中:采用三维整体编织技术能够制备形状复杂的C_(3D)/PA复合材料,但成本较高;静态浇铸法操作方便、工艺简单但不易制备大型件或形状复杂件;反应注射成型技术,由于有真空、压力的辅助,使得大型件及形状复杂的中空制件的制备成为可能,且性能优良,是制备C_(3D)/PA复合材料较为合适的方法。并进一步提出了改进C_(3D)/PA复合材料性能的几种可能途径。 展开更多

关键词 三维编织 碳纤维增强尼龙复合材料 合成工艺 反浸渍法 液态原位缩聚 静态浇铸

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高纤维含量的短切碳纤维增强尼龙流变行为研究 被引量：2

9

作者 程斌 黄珍媛 +1 位作者 陈邑 刘强 《塑料工业》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期83-87,共5页

以40%高纤维含量的短切碳纤维增强尼龙(PA66/SCF(40%))复合材料为研究对象,采用高压毛细管流变仪对其挤出料粒进行稳态流变试验,并采用扫描电子显微镜(SEM)观察其注塑试样拉伸断面表观形貌,深入研究了高纤维含量下短切碳纤维增强尼龙的... 以40%高纤维含量的短切碳纤维增强尼龙(PA66/SCF(40%))复合材料为研究对象,采用高压毛细管流变仪对其挤出料粒进行稳态流变试验,并采用扫描电子显微镜(SEM)观察其注塑试样拉伸断面表观形貌,深入研究了高纤维含量下短切碳纤维增强尼龙的流变行为。结果表明,随着表观剪切速率增加,材料挤出过程中总压力降不断增加;随着温度增加,总压力降逐渐减小;PA66/SCF(40%)复合材料为假塑性流体,存在剪切变稀行为,在较高剪切速率下,纤维沿流动方向发生取向;材料挤出胀大比与弹性回复有关,挤出胀大比随剪切速率增加而增加,随温度增加而减小。 展开更多

关键词 高纤维含量 碳纤维增强尼龙 流变行为 扫描电子显微镜

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热重分析法测定碳纤维增强尼龙复合材料中碳纤维的质量含量 被引量：6

10

作者 贾梦鑫 《塑料工业》 CAS CSCD 北大核心 2021年第12期123-127,共5页

研究热重分析法测定碳纤维增强尼龙复合材料中碳纤维质量含量。讨论了热重分析法气氛、升温速率、终点温度等影响因素对碳纤维含量测试结果的影响,得到了热重分析测定碳纤维增强尼龙中碳纤维质量含量的最佳实验条件,验证了热重分析法测... 研究热重分析法测定碳纤维增强尼龙复合材料中碳纤维质量含量。讨论了热重分析法气氛、升温速率、终点温度等影响因素对碳纤维含量测试结果的影响,得到了热重分析测定碳纤维增强尼龙中碳纤维质量含量的最佳实验条件,验证了热重分析法测定碳纤维含量的精密度和准确度,并与管式炉热分解法、酸解萃取法做了重复性和准确性的评价。结果表明,在氮气气氛下,升温速率为20 K/min,温度范围为30~600℃时,采用热重分析法测试碳纤维含量的测试结果相对标准偏差均小于1.54%,测定结果与理论值最大误差不超过2%,表明方法可靠稳定。 展开更多

关键词 热重分析法 碳纤维增强尼龙 碳纤维质量含量 影响因素

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碳纤维增强尼龙6反应注射拉挤成型实验平台研制 被引量：2

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作者 周佳慧 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2023年第7期120-124,128,共6页

本研究自行设计研制了碳纤维增强尼龙6复合材料反应注射拉挤成型实验平台。将实验平台分为配胶系统与拉挤系统两个模块,通过对尼龙6阴离子聚合反应条件的分析及料液流量输出的计算,完成配胶系统的配置选型及拉挤单元加热模具的设计,结... 本研究自行设计研制了碳纤维增强尼龙6复合材料反应注射拉挤成型实验平台。将实验平台分为配胶系统与拉挤系统两个模块,通过对尼龙6阴离子聚合反应条件的分析及料液流量输出的计算,完成配胶系统的配置选型及拉挤单元加热模具的设计,结合碳纤维纱线的储存、预处理系统及牵引系统,完成实验平台的研制,并且通过实验平台的运转,制备出树脂固化完全且分布均匀,纤维体积含量为47.48%的碳纤维增强尼龙6复合材料平板。考虑到后续连续工业化生产需求,保证料液的持续供给,提出了一种连续在线配胶反应注射机的设计思路,为工业化生产的前期筹备工作提供参考。 展开更多

关键词 碳纤维增强尼龙6复合材料 反应注射拉挤成型 阴离子聚合 设备设计

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熔融沉积参数对碳纤维尼龙件尺寸精度的影响

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作者 田国强 高森森 +2 位作者 许小奎 曾光 刘建伟 《现代塑料加工应用》 北大核心 2025年第2期1-4,共4页

熔融沉积成型(FDM)工艺参数优化对碳纤维增强尼龙制件尺寸精度控制具有重要意义。通过设计正交试验,系统研究了打印速度、热床温度、填充率和层厚等关键工艺参数对制件尺寸收缩的影响规律,并探讨了打印速度与热床温度、填充率的交互作... 熔融沉积成型(FDM)工艺参数优化对碳纤维增强尼龙制件尺寸精度控制具有重要意义。通过设计正交试验,系统研究了打印速度、热床温度、填充率和层厚等关键工艺参数对制件尺寸收缩的影响规律,并探讨了打印速度与热床温度、填充率的交互作用。通过极差分析,得到了X、Y、Z三个方向上工艺参数对尺寸收缩影响的主次顺序和最优工艺参数组合。通过灰色关联分析得出影响制件综合尺寸精度最优工艺参数组合,即:打印速度为100 mm/s,热床温度为100℃,填充率为90%,层厚为0.2 mm。研究成果可为后续成型件的尺寸精度改善提供工艺参考。 展开更多

关键词 熔融沉积成型 碳纤维增强尼龙 尺寸精度 正交试验 灰色关联分析

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三维混杂碳纤维/芳纶纤维增强尼龙复合材料力学性能研究 被引量：10

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作者 张宗强 王玉林 +2 位作者 万怡灶 雷雨 赵伟栋 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2004年第1期38-41,46,共5页

制备了三维混杂碳纤维 /芳纶纤维增强尼龙复合材料 (HY/PA)并对其力学性能进行了测试。研究表明 :由于芳纶纤维的加入 ,使碳纤维增强尼龙复合材料 (CF/PA)的抗冲击性能有了显著提高 ,HY/PA的抗冲击强度随芳纶纤维体积分数的增大而有所提... 制备了三维混杂碳纤维 /芳纶纤维增强尼龙复合材料 (HY/PA)并对其力学性能进行了测试。研究表明 :由于芳纶纤维的加入 ,使碳纤维增强尼龙复合材料 (CF/PA)的抗冲击性能有了显著提高 ,HY/PA的抗冲击强度随芳纶纤维体积分数的增大而有所提高 ;另外 ,HY/PA在改善CF/PA的横向剪切强度的同时 ,也改善了芳纶纤维增强尼龙复合材料 (KF/PA)的纵向剪切强度 ;同时 ,混杂效应对HY/PA的弯曲性能的影响最为显著 ,HY/PA的弯曲强度、弯曲模量均高于任一种单一纤维复合材料。 展开更多

关键词 三维编织 混杂碳纤维/芳纶纤维增强尼龙复合材料 力学性能 制备 冲击性能 弯曲性能

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碳纤维增强复合材料与6061铝合金激光连接仿真 被引量：1

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作者 徐良 谷世伟 +3 位作者 杨海锋 宋坤林 李康宁 韩来慧 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期42-51,I0005,共11页

为研究碳纤维增强复合材料和铝合金搭接激光焊接过程的温度变化规律,文中以6061铝合金和碳纤维增强尼龙66复合材料(CF/PA66)为研究对象,建立了基于热传导的有限元模型,使用SYSWELD软件对两种材料搭接激光焊接过程进行数值模拟,并通过试... 为研究碳纤维增强复合材料和铝合金搭接激光焊接过程的温度变化规律,文中以6061铝合金和碳纤维增强尼龙66复合材料(CF/PA66)为研究对象,建立了基于热传导的有限元模型,使用SYSWELD软件对两种材料搭接激光焊接过程进行数值模拟,并通过试验验证了模型的准确性;在此基础上研究了激光功率、焊接速度、搭接宽度、冷却条件、工装导热条件对接头温度场的影响规律;研究发现,CF/PA66树脂熔化区域随着激光功率的增大而增加,随冷却速度的增大而减小,同种工艺参数下材料搭接尺寸对界面树脂最大熔化宽度无影响,水冷条件能够显著降低CF/PA66树脂熔化量,导热材料热导率越大,对PA66树脂熔化量的降低作用越显著. 展开更多

关键词 激光焊接 6061铝合金 碳纤维增强尼龙66复合材料 数值模拟

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基于混合机器学习预测3D打印零件的力学性能

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作者 刘怡然 李丽君 杜月云 《塑料》 北大核心 2025年第3期120-128,共9页

采用熔融沉积工艺(FDM)制造了碳纤维增强尼龙零件,基于响应面模型(RSM)研究了喷嘴温度(NT)、床层温度(BT)、打印速度(PS)和层高(LH)对零件拉伸强度的影响,基于RSM和混合机器学习模型(GA+ANN)预测了零件的拉伸强度。结合方差分析(ANOVA)... 采用熔融沉积工艺(FDM)制造了碳纤维增强尼龙零件,基于响应面模型(RSM)研究了喷嘴温度(NT)、床层温度(BT)、打印速度(PS)和层高(LH)对零件拉伸强度的影响,基于RSM和混合机器学习模型(GA+ANN)预测了零件的拉伸强度。结合方差分析(ANOVA)、Pareto图和半正态分布曲线可知,BT和LH为影响零件拉伸强度的显著因素,床层温度的二阶项(BT2)为影响显著的二阶效应。随着层高从0.2 mm增加到0.4 mm,零件拉伸强度从125 MPa线性降低至103 MPa;随着床层温度从80℃升高至120℃,零件拉伸强度从94 MPa线性增大至122 MPa。最优的ANN模型为4-7-5-1,在练习、验证、测试和全部数据集的回归系数分别达到了0.9662、0.9426、0.9411和0.9778,表现出较好的预测性能。通过对比ANN模型和响应面模型预测零件拉伸强度的准确性可知,ANN预测结果与实验值的均方误差(MSE)为1.30,而响应面模型预测结果与实验值的MSE达到了25.70。 展开更多

关键词 遗传算法 人工神经元网络 响应面模型 熔融沉积 碳纤维增强尼龙

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不同摩擦条件下四种MC尼龙复合材料摩擦磨损性能 被引量：1

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作者 陈保磊 贾体锋 +1 位作者 周忠尚 焦中兴 《工程塑料应用》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期92-98,共7页

制备了浇铸(MC)尼龙(MC普)、含油质量比为5%的MC油尼龙(MC油)、纤维质量占比30%的玻璃纤维增强MC尼龙(MC玻)及体积占比35%的碳纤维增强MC尼龙(MC碳),分别将四种复合材料在干摩擦、洁净水、干砂、水砂四种不同摩擦条件下进行摩擦磨损性... 制备了浇铸(MC)尼龙(MC普)、含油质量比为5%的MC油尼龙(MC油)、纤维质量占比30%的玻璃纤维增强MC尼龙(MC玻)及体积占比35%的碳纤维增强MC尼龙(MC碳),分别将四种复合材料在干摩擦、洁净水、干砂、水砂四种不同摩擦条件下进行摩擦磨损性能实验,并对实验结果进行对比分析。结果表明:干摩擦及洁净水条件下,fMC油<fMC碳<fMC玻<fMC普;干砂及水砂条件下,fMC油<fMC普<fMC碳<fMC玻。在不同摩擦条件下的摩擦系数排序均为f水<f水砂<f干<f干砂;不同材料在四种摩擦条件下的体积磨损率排序均为W干<W水<W水砂<W干砂;不同摩擦条件下四种材料的体积磨损率排序均为WMC油<WMC玻<WMC碳<WMC普。 展开更多

关键词 油尼龙 玻璃纤维增强浇铸尼龙 碳纤维增强浇铸尼龙 摩擦磨损性能

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