金属颗粒PEEK复合材料及烧结制备工艺研究文献综述

1. 文献综述（或调研报告）：

摘要：在船舶尾轴等设备的使用过程中，由于轴承的转动不可避免地会发生磨损现象，为了减少由于磨损对设备造成的伤害，避免事故的发生，现采用在轴承表面通过烧结附着金属颗粒/PEEK复合材料的方案，利用PEEK（聚醚醚酮）材料的抗水解性、热稳定性、高耐磨性、抗腐蚀性来减少轴承的磨损，减少磨损对设备造成的伤害。但由于PEEK与金属材料间的结合能力很差，因此本课题将要解决的主要问题是如何通过在PEEK中添加金属颗粒提高基体材料与复合材料的结合强度。

关键词：PEEK；复合材料；热压烧结；结合强度

1 PEEK（聚醚醚酮）的成分设计和处理工艺

关于通过PEEK的成分设计，从而实现增强其耐磨性或硬度、降低其摩擦系数的方法很多。大致有以下几种方法。

王哲^[1]等人通过用石墨、PTFE（聚四氟乙烯）、PEEK三种材料混合来达到提升材料的耐磨性、降低硬度的目的；

王全兵^[2]等人通过向PEEK中加入偶联剂处理过的钛酸钾晶须，并使用挤出注塑成型工艺加工PEEK制品来获得最优的力学性能和摩擦性能。

但本文主要研究PEEK与基体材料的结合性能，不需要过多关注PEEK材料的性能。然而关于这方面的文献则很少，大致有两种方法。

• 1. 向PEEK中加入偶联剂

BALDAN A^[3]通过加入偶联剂，使基体与PEEK之间相互作用，并且使基材与PEEK形成某些化学键，从而加强两者之间的结合强度，也可以通过偶联剂的作用，从而加强结合界面处的耐久性。

• 1. 采用火焰喷涂PEEK涂层并进行激光重熔

在火焰喷涂中，将PEEK粉末注入氧-乙炔火焰中，并加速并推向基材以产生涂层.其中，火焰喷涂工艺需要有着恰当的基材预热温度以及喷枪高度，这才能实现最佳的工艺条件^[4]。但是之前的研究表明，喷涂的涂层具有大的孔隙率并且具有弱的机械性能。

因此ZHANG C^[5]等人引用CO₂或Nd:YAG激光光束对PEEK涂层进行激光重熔，以此加热喷涂后的涂层，来获得致密的涂层微观结构。在进行火焰喷涂后可以观察到，粉末仅在火焰喷涂过程中是半熔融的，并且当喷涂在基材上或预沉积的涂层上时彼此不紧密连接，因此喷涂的PEEK涂层表现出差的机械性能和对基材的弱粘附性。在进行激光处理后可以观察到，CO₂激光光束会使PEEK材料产生半结晶结构，但无法完全消除基材/PEEK界面的孔隙。这是由于CO₂激光重熔过程是一种“非接触式激光焊接”，激光能量很容易被PEEK涂层吸收，无法渗透到涂层底部，因此它不能消除界面附近涂层中的所有孔隙。而Nd:YAG激光光束可以完全消除界面的空隙，这是由于该重熔过程是“透射激光焊接”，PEEK对激光表现出低吸收率，而激光对PEEK涂层具有高穿透能力。因此激光束可以容易地渗透到涂层底部，并加热涂层和基板之间的界面从而消除孔隙，但激光会使PEEK材料形成无定形结构，这可能与激光重熔后涂层的冷却速度过快有关。