Влияние термообработки на структурные, механические и триботехнические характеристики полиэфирэфиркетона (PEEK), изготовленного методом послойного наплавления (FDM)

В работе исследовано влияние термообработки (ТО) на структурно-фазовое состояние, механические и триботехнические свойства полиэфирэфиркетона (PEEK), полученного методом послойного наплавления (FDM). Комплекс исследований, включавший рентгеноструктурный фазовый анализ на дифрактометре BRUKER D8 ADVANCE, статические испытания на растяжение и триботехнические испытания на машине трения Rtec MFT-5000, показал, что термообработка приводит к улучшению механических и триботехнических свойств. В результате предел прочности при растяжении увеличился на 58%, а модуль Юнга – на 32%. Ключевым результатом является значительное повышение триботехнического ресурса: критический фактор pv, характеризующий износостойкость, вырос с 0,9 МПа·м/с для исходного материала до 1,3 МПа·м/с для термообработанного. Результаты работы доказывают необходимость применения термообработки для обеспечения высокой стабильности и долговечности 3D-печатных деталей из PEEK, работающих в условиях трения скольжения.

1. Машков Ю. К., Байбарацкая М. Ю., Григоревский Б. В. Конструкционные пластмассы и полимерные композиционные материалы: Учеб. пособие. – Омск: ОмГТУ, 2002. – 129 с.

2. Мышкин Н. К., Петроковец М. И. Трение, смазка, износ. – М.: Физматлит, 2007. – 368 с.

3. Мышкин Н. К., Песецкий C. C., Григорьев А. Я. Трение и износ полимерных композитов // Инженер-механик, 2012. – № 2. – С. 24–31.

4. Стукач А. В. Исследование свойств металлополимерных и фуллеренсодержащих композитов при трении // Технико-технологические проблемы сервиса. – 2010. – № 3 (13). – С. 10–19.

5. Wang L., Yang Ch., Sun Ch., Yan X., He J., Shi Ch., Liu Ch., Li D., Jiang T., Huang L. Fused deposition modeling PEEK implants for personalized surgical application: from clinical need to biofabrication // Int J Bioprint. – 2022. – V. 8. – Is. 4. – P. 225–243. DOI: 10.18063/ijb.v8i4.615

6. Vishal K., Rajkumar K. Dry sliding wear behavior of Poly Ether Ether Ketone (PEEK) reinforced with graphite and synthetic diamond particles // Diamond and Related Materials. – 2022. – V. 130. – Art. 109404. URL: https://doi.org/10.1016/j.diamond.2022.109404

7. Zhang H., Liang M., Yao J. et al. Effect of Annealing on Structure and Mechanical Properties of 3D-Printed Polymer Composites // Polymer Composites. – 2025. – V. 47. – Is. 3. – P. 1953–1969. URL: https://doi.org/10.1002/pc.70286

8. Golbang A., Crawford R. J., Al Ali S. Additive Manufacturing and Injection Moulding of High-Performance Polymers: A Comparative Study Including PEEK // Frontiers in Materials. – 2021. – V. 8. – Art. 745088. DOI: 10.3389/fmats.2021.745088

9. Zhen H., Zhao B., Quan L., Fu J. Effect of 3D-Printing Process Parameters and Heat Treatment Conditions on the Mechanical Properties and Microstructure of PEEK Parts // Polymers. – 2023. V. 15. – Is. 9. URL: https://doi.org/10.3390/polym15092209

10. He Y., Shen M., Wang Q. et al. Effects of FDM parameters and annealing on the mechanical and tribological properties of PEEK // Composite Structures. – 2023. – V. 313. – Art. 116901. DOI: 10.1016/j.compstruct.2023.116901

11. Adamson M., Eslami B. Post-Processing PEEK 3D-Printed Parts: Experimental Investigation of Annealing on Microscale and Macroscale Properties // Polymers. – 2025. – V. 17. – Is. 6. – Art. 744. URL: https://doi.org/10.3390/polym17060744

12. Седакова Е. Б., Козырев Ю. П., Ли С., Жаров В. Е. Анализ причин снижения износостойкости полимерных материалов в парах трения с легированной сталью // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. – 2020. – Т. 63. – № 4. – С. 302–309.