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超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一种综合性能优越的热塑性工程塑料,具备优异的耐磨、耐腐蚀、耐应力开裂、抗冲击、自润滑及卫生无毒等性能,是以塑代钢的理想材料。本文选用UHMWPE作为制备离心泵叶轮的原料,达到替代铸铁材质以节约成本、提高客户市场竞争力的目的。超高虽有诸多优点,但是其在实际应用中还存在一些缺陷,如表面硬度低,热变形温度低,机械强度较低。为此,通过经济有效的方法对超高进行改性,研究改性机理以改善其性能是一项必要的工作。 本文选用氧化铝及短玻璃纤维填充改性UHMWPE,采用模压成型法制备试样。通过条件试验确定了模压成型工艺条件:烧结温度为230℃,保温时间为90~100min,采用二次成型方式,成型压力为13~15MPa。测定了试样热变形温度、拉伸性能、抗冲击强度及硬度,测试其在干摩擦和砂浆磨损中的摩擦磨损性能,并利用SEM观察微观结构。测试结果表明,无机填料改善了树脂耐热性能,不过一些力学性能略有降低,且表现为随着填料添加量的增大,材料由韧性向脆性转变。从微观结构分析表明,填料粒子在基体中的分散度和与树脂的相容性是提高性能的关键。最终选定20wt.%短玻纤及10wt.%氧化铝对UHMWPE进行改性。 根据选定的改性UHMWPE材料性质初步确定叶轮结构及几何参数,通过有限元等分析技术,得到优化后的叶轮尺寸。通过试验优化叶轮模压成型工艺,利用泵产品参数测量系统及自制叶轮耐热性能测试系统研究改性UHMWPE叶轮泵性能,结果表明叶轮使用温度上限高达92℃,满足泵工况要求。