高强度钢丝-聚氨酯复合材料的研制

    高碳钢经过拉拔加工强化后可得到高强度珠光体钢丝，在大批量生产的钢种中是强度最高的材料。冷拉珠光体钢丝凭借其优异的性能已经在航空、汽车、冶金、矿山、机械、建筑等行业获得广泛应用。众所周知，强塑性变形能够有效细化组织，从而大幅度提高强度。冷拉工艺是一种容易实现强塑性变形的常规工艺，可以进行连续性工业化大生产。用强变形冷拉所获得的高强度钢丝，在制备金属基复合材料方面具有优势。

    聚氨酯弹性体则是一种介于橡胶与塑料之间的高分子材料。这种材料在具备一定弹性的同时，还具有很好的耐磨、耐温和抗撕裂等性能。人们早就发现，如将聚氨酯树脂与无机填料相结合制成复合材料，可以增加材料的耐磨强度，提高材料的使用寿命。近年来，针对各种使用工况开发出来的各种聚氨酯复合材料，推进了耐磨领域内传统耐磨材料的革新。大量工作表明，聚氨酯耐磨复合材料具有明显的优势和十分广阔的发展前景，值得进一步探索与研究。

    把强拉伸塑性变形法制备所得的超细组织高强度珠光体钢丝与聚氨酯复合起来制备复合材料，是一个重要的思路。初步工作表明，这种复合材料具有优良的综合性能，如高强度、低密度、强抗磨、耐腐蚀、良好的导热性能、低热膨胀系数、抗蠕变能力强、尺寸稳定等。

    一个具体研制高强度钢丝-聚氨酯复合材料的实例如下：珠光体钢经大变形量拉拔后制得超细组织高强度丝材，其抗拉强度达2580MPa，硬度达60.5HRC，韧性指标为360°扭转次数达22次。将所获钢丝与聚氨酯复合，其工艺为：钢丝表面预处理，编织，裁减并叠加置于涂有硅酯的模具中，经80～100℃预热，再用聚己内酯二元醇与甲苯二异氰酸酯（按100∶30的质量比例）混合制备预聚体；再将预聚体制备出聚氨酯浇注体；然后经注模，硫化、脱模、后硫化，得到制品。

    试验表明，所制得的材料具有优越的抗磨料磨损性能。同高铬铸铁材料进行磨料磨损对比试验，数据表明，用200目磨料及51.205N载荷下，复合材料的耐磨性分别是Cr28和Cr17的4.3和6.4倍。在磨料尺寸为46目的试验条件下，复合材料的耐磨性是Cr28和Cr17的2倍。可见，高强度钢丝增强聚氨酯复合材料的耐磨性能明显优于高铬铸铁。另外，无论是高载荷还是低载荷下，复合材料中的丝材都没出现疲劳裂纹，说明经强塑性变形后的超细组织钢丝有很强的抗疲劳性能。

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