多层石墨烯对钛合金摩擦学性能的影响

编号：CYYJ02951

篇名：多层石墨烯对钛合金摩擦学性能的影响

作者：周银 乔畅 邹家栋 郭洪锍 王树奇

关键词： 钛合金 多层石墨烯 纳米材料 摩擦层 协同效应 摩擦磨损性能

机构： 泰州学院船舶与机电工程学院 江苏省特种设备安全监督检验研究院泰州分院 江苏大学材料科学与工程学院

摘要： 采用液相剥离法制备多层石墨烯(MLG)及MLG/Fe2O3复合纳米材料,将MLG,MLG/Fe2O3及MLG+Fe2O3直接添加至钛合金与钢的滑动界面上,通过干滑动摩擦磨损实验测试TC11合金的摩擦磨损行为。采用X射线衍射仪、激光拉曼光谱仪、扫描电子显微镜、3D激光扫描显微镜及能谱仪对磨损表面及亚表面的结构、形貌、成分进行分析。结果表明:只添加MLG时,TC11合金磨损失重及摩擦因数的变化趋势与未添加时类似,但磨损更严重。磨面上只含金属Ti,呈现出黏着痕迹、塑性撕裂、犁沟等黏着、磨粒磨损特征,基体发生塑性变形。添加MLG/Fe2O3复合和MLG+Fe2O3机械混合纳米材料时,磨损失重及摩擦因数在一定滑动转数范围内始终保持极低值,处于0附近。磨面上留有MLG和Fe2O3等物相,摩擦层为双层结构,呈现出典型的黑色、灰色区域。转数增至25000转时,添加复合材料时形成的双层摩擦层消失,转变为严重磨损,而添加混合材料时形成的双层摩擦层仍稳定存在。单独的MLG不能改善钛合金的摩擦磨损性能,在含Fe2O3摩擦层基础上添加MLG,形成的双层摩擦层兼具润滑和承载功能,可显著提高钛合金的减摩性和抗磨性。机械混合添加剂诱导形成的双层摩擦层中,因MLG层多且相对含量较高,钛合金表现出更为优异的摩擦学性能。