多層石墨烯對鈦合金摩擦學(xué)性能的影響

編號：CYYJ02951

篇名：多層石墨烯對鈦合金摩擦學(xué)性能的影響

作者：周銀 喬暢 鄒家棟 郭洪锍 王樹奇

關(guān)鍵詞： 鈦合金 多層石墨烯 納米材料 摩擦層 協(xié)同效應(yīng) 摩擦磨損性能

機(jī)構(gòu)： 泰州學(xué)院船舶與機(jī)電工程學(xué)院 江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院泰州分院 江蘇大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院

摘要： 采用液相剝離法制備多層石墨烯(MLG)及MLG/Fe2O3復(fù)合納米材料,將MLG,MLG/Fe2O3及MLG+Fe2O3直接添加至鈦合金與鋼的滑動界面上,通過干滑動摩擦磨損實(shí)驗(yàn)測試TC11合金的摩擦磨損行為。采用X射線衍射儀、激光拉曼光譜儀、掃描電子顯微鏡、3D激光掃描顯微鏡及能譜儀對磨損表面及亞表面的結(jié)構(gòu)、形貌、成分進(jìn)行分析。結(jié)果表明:只添加MLG時(shí),TC11合金磨損失重及摩擦因數(shù)的變化趨勢與未添加時(shí)類似,但磨損更嚴(yán)重。磨面上只含金屬Ti,呈現(xiàn)出黏著痕跡、塑性撕裂、犁溝等黏著、磨粒磨損特征,基體發(fā)生塑性變形。添加MLG/Fe2O3復(fù)合和MLG+Fe2O3機(jī)械混合納米材料時(shí),磨損失重及摩擦因數(shù)在一定滑動轉(zhuǎn)數(shù)范圍內(nèi)始終保持極低值,處于0附近。磨面上留有MLG和Fe2O3等物相,摩擦層為雙層結(jié)構(gòu),呈現(xiàn)出典型的黑色、灰色區(qū)域。轉(zhuǎn)數(shù)增至25000轉(zhuǎn)時(shí),添加復(fù)合材料時(shí)形成的雙層摩擦層消失,轉(zhuǎn)變?yōu)閲?yán)重磨損,而添加混合材料時(shí)形成的雙層摩擦層仍穩(wěn)定存在。單獨(dú)的MLG不能改善鈦合金的摩擦磨損性能,在含F(xiàn)e2O3摩擦層基礎(chǔ)上添加MLG,形成的雙層摩擦層兼具潤滑和承載功能,可顯著提高鈦合金的減摩性和抗磨性。機(jī)械混合添加劑誘導(dǎo)形成的雙層摩擦層中,因MLG層多且相對含量較高,鈦合金表現(xiàn)出更為優(yōu)異的摩擦學(xué)性能。