石墨烯織構對摩擦磨損的影響
石墨烯織構對摩擦磨損的影響
圖6給出了不同面積率織構試樣在各個溫度下的穩態摩擦系數。圖6a顯示，在PAO4基礎油條件下，相對于未處理表面，3種織構樣品摩擦系數在60℃、100℃時明顯升高。其原因是，織構改變了表面的粗糙度，使接觸區因摩擦而發生變化，加上在此溫度下明顯的氧化反應，導致產生較多的磨屑，使表面微凹坑織構因磨損完全破壞，未能起到有效的減磨性能；圖6b為潤滑油中添加石墨烯的情況。可以看出，面積率為20%樣品的摩擦系數較高，5%的較低，0和10%的在兩者之間。這可能是由于在摩擦過程中石墨烯在摩擦副表面形成一層吸附膜，阻礙氧化反應的發生，大幅度減少了磨屑產生。而表面織構容納磨屑，起到了減磨的作用。宏觀上，過多的織構相當于增大了表面粗糙度，實驗結果顯示5%樣品的摩擦系數最低。試驗后對平面試樣的磨損率做了分析，結果列于表2。從表2可以看出，在25℃和150℃石墨烯添加后對0#、3#磨損率影響不大，2#樣品的磨損率降低了40%-60%，在60℃和100℃添加石墨烯后的磨損率降幅非常明顯，最高可降低95%（2#樣品）。
3結論
1.以石墨烯作為潤滑油添加劑，以GCr15/青銅為摩擦副，Span-80可使石墨烯穩定分散在PAO4潤滑油中，抑制石墨烯的團聚。
2.石墨烯可改善接觸面的摩擦磨損性能，在60℃和100℃改善效果最為明顯，摩擦系數最大可降低78%，磨損率最大可降低95%。
3.在磨屑較少時表面織構可收集磨屑，起減磨效果；當磨屑較多表面織構不足以收集時，其減磨性能大幅度下降。在純PAO4潤滑油條件下磨屑較多，原始樣品（面積率0）的摩擦系數和磨損率表現較低；在添加石墨烯的PAO4潤滑油的條件下磨屑較少，面積率為5%的試樣摩擦系數最低，10%試樣的磨損率最低。
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