石墨烯织构对摩擦磨损的影响

石墨烯织构对摩擦磨损的影响

图6给出了不同面积率织构试样在各个温度下的稳态摩擦系数。图6a显示，在PAO4基础油条件下，相对于未处理表面，3种织构样品摩擦系数在60℃、100℃时明显升高。其原因是，织构改变了表面的粗糙度，使接触区因摩擦而发生变化，加上在此温度下明显的氧化反应，导致产生较多的磨屑，使表面微凹坑织构因磨损完全破坏，未能起到有效的减磨性能；图6b为润滑油中添加石墨烯的情况。可以看出，面积率为20%样品的摩擦系数较高，5%的较低，0和10%的在两者之间。这可能是由于在摩擦过程中石墨烯在摩擦副表面形成一层吸附膜，阻碍氧化反应的发生，大幅度减少了磨屑产生。而表面织构容纳磨屑，起到了减磨的作用。宏观上，过多的织构相当于增大了表面粗糙度，实验结果显示5%样品的摩擦系数最低。试验后对平面试样的磨损率做了分析，结果列于表2。从表2可以看出，在25℃和150℃石墨烯添加后对0#、3#磨损率影响不大，2#样品的磨损率降低了40%-60%，在60℃和100℃添加石墨烯后的磨损率降幅非常明显，最高可降低95%（2#样品）。
3结论
1.以石墨烯作为润滑油添加剂，以GCr15/青铜为摩擦副，Span-80可使石墨烯稳定分散在PAO4润滑油中，抑制石墨烯的团聚。
2.石墨烯可改善接触面的摩擦磨损性能，在60℃和100℃改善效果最为明显，摩擦系数最大可降低78%，磨损率最大可降低95%。
3.在磨屑较少时表面织构可收集磨屑，起减磨效果；当磨屑较多表面织构不足以收集时，其减磨性能大幅度下降。在纯PAO4润滑油条件下磨屑较多，原始样品（面积率0）的摩擦系数和磨损率表现较低；在添加石墨烯的PAO4润滑油的条件下磨屑较少，面积率为5%的试样摩擦系数最低，10%试样的磨损率最低。

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