本文關(guān)鍵詞：石墨烯作為潤滑油添加劑在青銅織構(gòu)表面的摩擦學(xué)行為研究

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【摘要】：摩擦磨損是造成機(jī)械零件失效的主要原因之一,同時(shí),據(jù)權(quán)威統(tǒng)計(jì),世界能耗的近50%是由摩擦磨損引起的,因此,減少摩擦引起的設(shè)備損失和能源消耗是當(dāng)今社會的巨大挑戰(zhàn)。石墨烯是一種新型材料,由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的性能,引起了廣泛的關(guān)注和研究,但是將石墨烯作為添加劑應(yīng)用到潤滑領(lǐng)域,還是一個(gè)全新的方面。同時(shí),表面織構(gòu)技術(shù)可以改善接觸面的摩擦學(xué)性能,起到減磨抗磨的效果,也受到了廣泛的研究。本文采用UTM-2摩擦磨損實(shí)驗(yàn)機(jī),采用球面接觸往復(fù)移動方式,用基礎(chǔ)油和含有石墨烯添加劑的基礎(chǔ)油分別作為潤滑油,在不同溫度和不同表面織構(gòu)情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。通過XRD、紅外光譜(FTIR)、拉曼光譜(Raman)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、原子力顯微鏡(AFM)對石墨烯結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行表征,利用光學(xué)顯微鏡(OM)、二維輪廓儀、掃描電子顯微鏡(SEM)和能譜儀(EDX)、硬度儀等材料分析手段,對磨痕進(jìn)行分析,系統(tǒng)研究了摩擦磨損行為,并推測其作用機(jī)理,得到以下結(jié)論：1.在25℃、60℃、100℃、150℃工況下,無論何種織構(gòu)表面,相比較PA04基礎(chǔ)潤滑油,添加石墨烯潤滑油表現(xiàn)出良好的減磨抗磨效果,在60℃和100℃時(shí)表現(xiàn)最為明顯。在PA04基礎(chǔ)油下,60℃和100℃時(shí)摩擦系數(shù)較高且磨痕較大,除150℃之外,磨痕表面都有較明顯的犁溝現(xiàn)象和剝層現(xiàn)象存在,并且存在氧化跡象,疲勞磨損、粘著磨損和磨粒磨損為主要磨損機(jī)制。添加石墨烯潤滑油下,各個(gè)溫度摩擦系數(shù)值相近,較低且穩(wěn)定,磨痕特征相似,磨痕表面細(xì)膩平整,無明顯氧化跡象。2.在PA04基礎(chǔ)油,25℃、60℃、100℃、150℃工況下,0%、5%、10%、20%織構(gòu)率表面摩擦學(xué)性能有所差別。25℃和150℃時(shí),摩擦系數(shù)表現(xiàn)較低,并且隨著織構(gòu)面積率的變大,其平均摩擦系數(shù)呈降低趨勢,磨痕寬度深度減小。60℃和100℃時(shí),摩擦系數(shù)表現(xiàn)較高,隨著織構(gòu)面積率增大,平均摩擦系數(shù)也隨之增大,磨痕寬度深度增大。在添加石墨烯潤滑油,25℃、60℃、100℃、150℃工況下,無論何種溫度,磨痕寬度深度差別不大,其中5%面積率織構(gòu)摩擦學(xué)性能表現(xiàn)最好,平均摩擦系數(shù)和磨損率較低；20%面積率織構(gòu)平均摩擦系數(shù)和磨損率較大。3.在PA04基礎(chǔ)油,25℃、60℃、100℃、150℃工況下,30。、60。、90。角度排列織構(gòu)摩擦學(xué)性能有所差別。不論何種溫度,60�？棙�(gòu)摩擦系數(shù)較低,通過光鏡設(shè)備觀察可以發(fā)現(xiàn),其球冠磨痕面積和板試樣磨痕寬度最小,磨損率也表現(xiàn)最低,總體表現(xiàn)出最優(yōu)的抗磨性。在添加石墨烯潤滑油下,不論何種溫度,同樣60。排列織構(gòu)摩擦系數(shù)較低,對磨痕形貌觀察發(fā)現(xiàn)球冠磨痕面積和板試樣磨痕寬度深度比較近似,但60�？棙�(gòu)同樣表現(xiàn)最好,磨損率也最低,抗磨性最優(yōu)。
【關(guān)鍵詞】：潤滑 石墨烯 摩擦 磨損 表面織構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH117
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第1章 緒論13-23
• 1.1 引言13-14
• 1.2 潤滑油添加劑的發(fā)展與分類14-15
• 1.2.1 潤滑油添加劑的發(fā)展14
• 1.2.2 潤滑油添加劑分類14-15
• 1.3 納米潤滑油添加劑的摩擦學(xué)研究15-17
• 1.3.1 研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3.2 作用機(jī)制17
• 1.4 石墨烯簡介17-21
• 1.4.1 石墨烯結(jié)構(gòu)18-19
• 1.4.2 石墨烯的性質(zhì)19-20
• 1.4.3 石墨烯的應(yīng)用前景20-21
• 1.5 論文選題的意義和研究內(nèi)容21-23
• 1.5.1 研究意義21-22
• 1.5.2 研究內(nèi)容22-23
• 第2章 實(shí)驗(yàn)方法與材料23-30
• 2.1 試驗(yàn)材料23-25
• 2.1.1 材料選擇23
• 2.1.2 表面織構(gòu)設(shè)計(jì)23-25
• 2.2 石墨烯表征和分散性實(shí)驗(yàn)25-27
• 2.2.1 石墨烯表征25-26
• 2.2.2 石墨烯分散性實(shí)驗(yàn)26-27
• 2.3 摩擦磨損實(shí)驗(yàn)27-29
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)裝置27-28
• 2.3.2 實(shí)驗(yàn)參數(shù)28
• 2.3.3 摩擦磨損實(shí)驗(yàn)操作步驟28-29
• 2.4 微觀分析方法29-30
• 2.4.1 磨痕形貌分析29
• 2.4.2 磨損率分析29
• 2.4.3 硬度分析29
• 2.4.4 微區(qū)化學(xué)成分測試29-30
• 第3章 石墨烯作為潤滑油添加劑在無織構(gòu)青銅表面的摩擦磨損特性30-41
• 3.1 摩擦磨損的運(yùn)動行為30-31
• 3.1.1 摩擦系數(shù)曲線30-31
• 3.2 磨損特性31-36
• 3.2.1 二維輪廓曲線31-32
• 3.2.2 磨損形貌32-36
• 3.3 溫度對摩擦學(xué)特性的影響36-39
• 3.3.1 摩擦系數(shù)36
• 3.3.2 磨痕二維輪廓36-37
• 3.3.3 磨痕形貌37-39
• 3.4 減磨機(jī)理分析39
• 3.5 本章小結(jié)39-41
• 第4章 織構(gòu)對石墨烯添加劑的摩擦學(xué)特性影響41-57
• 4.1 不同面積率織構(gòu)的摩擦學(xué)研究41-48
• 4.1.1 平均摩擦系數(shù)41-42
• 4.1.2 磨痕寬度深度的影響42-43
• 4.1.3 磨痕形貌分析43-48
• 4.1.4 磨損率分析48
• 4.2 不同角度織構(gòu)排列的摩擦學(xué)研究48-55
• 4.2.1 平均摩擦系數(shù)48-49
• 4.2.2 磨痕寬度深度對比49-50
• 4.2.3 磨痕形貌分析50-55
• 4.2.4 磨損率分析55
• 4.3 本章小結(jié)55-57
• 結(jié)論57-59
• 展望59-60
• 致謝60-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文65

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