高強度鋼絲-聚氨酯復合材料的研制

    高碳鋼經過拉拔加工強化后可得到高強度珠光體鋼絲，在大批量生產的鋼種中是強度最高的材料。冷拉珠光體鋼絲憑借其優(yōu)異的性能已經在航空、汽車、冶金、礦山、機械、建筑等行業(yè)獲得廣泛應用。眾所周知，強塑性變形能夠有效細化組織，從而大幅度提高強度。冷拉工藝是一種容易實現(xiàn)強塑性變形的常規(guī)工藝，可以進行連續(xù)性工業(yè)化大生產。用強變形冷拉所獲得的高強度鋼絲，在制備金屬基復合材料方面具有優(yōu)勢。

    聚氨酯彈性體則是一種介于橡膠與塑料之間的高分子材料。這種材料在具備一定彈性的同時，還具有很好的耐磨、耐溫和抗撕裂等性能。人們早就發(fā)現(xiàn)，如將聚氨酯樹脂與無機填料相結合制成復合材料，可以增加材料的耐磨強度，提高材料的使用壽命。近年來，針對各種使用工況開發(fā)出來的各種聚氨酯復合材料，推進了耐磨領域內傳統(tǒng)耐磨材料的革新。大量工作表明，聚氨酯耐磨復合材料具有明顯的優(yōu)勢和十分廣闊的發(fā)展前景，值得進一步探索與研究。

    把強拉伸塑性變形法制備所得的超細組織高強度珠光體鋼絲與聚氨酯復合起來制備復合材料，是一個重要的思路。初步工作表明，這種復合材料具有優(yōu)良的綜合性能，如高強度、低密度、強抗磨、耐腐蝕、良好的導熱性能、低熱膨脹系數(shù)、抗蠕變能力強、尺寸穩(wěn)定等。

    一個具體研制高強度鋼絲-聚氨酯復合材料的實例如下：珠光體鋼經大變形量拉拔后制得超細組織高強度絲材，其抗拉強度達2580MPa，硬度達60.5HRC，韌性指標為360°扭轉次數(shù)達22次。將所獲鋼絲與聚氨酯復合，其工藝為：鋼絲表面預處理，編織，裁減并疊加置于涂有硅酯的模具中，經80～100℃預熱，再用聚己內酯二元醇與甲苯二異氰酸酯（按100∶30的質量比例）混合制備預聚體；再將預聚體制備出聚氨酯澆注體；然后經注模，硫化、脫模、后硫化，得到制品。

    試驗表明，所制得的材料具有優(yōu)越的抗磨料磨損性能。同高鉻鑄鐵材料進行磨料磨損對比試驗，數(shù)據表明，用200目磨料及51.205N載荷下，復合材料的耐磨性分別是Cr28和Cr17的4.3和6.4倍。在磨料尺寸為46目的試驗條件下，復合材料的耐磨性是Cr28和Cr17的2倍?？梢姡邚姸蠕摻z增強聚氨酯復合材料的耐磨性能明顯優(yōu)于高鉻鑄鐵。另外，無論是高載荷還是低載荷下，復合材料中的絲材都沒出現(xiàn)疲勞裂紋，說明經強塑性變形后的超細組織鋼絲有很強的抗疲勞性能。

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