石墨烯-蛇紋石添加劑成膜機(jī)理及摩擦磨損性能研究.pdf

1、在潤(rùn)滑油中添加抗磨減摩添加劑是一種常用的提高零件耐磨性能的手段。近年來，金屬自修復(fù)添加劑因具有修復(fù)磨損表面損傷而使工件達(dá)到零磨損甚至負(fù)磨損狀態(tài)的作用而受到廣泛關(guān)注。金屬自修復(fù)添加劑主要指硅酸鹽類物質(zhì)，其中蛇紋石等天然礦物粉體的應(yīng)用較為廣泛。目前關(guān)于蛇紋石、蛇紋石復(fù)合添加劑的研究已經(jīng)積累了大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和形成了多種自修復(fù)理論體系。研究發(fā)現(xiàn):蛇紋石修復(fù)膜中間含有大量的非晶體石墨、SiO2和FeS等復(fù)雜化學(xué)成分，并證明了潤(rùn)滑油裂解產(chǎn)生的石墨在

2、修復(fù)膜形成過程中發(fā)揮了關(guān)鍵的作用，但是對(duì)不同工況下的成膜機(jī)理存在爭(zhēng)議，有待深入研究。本論文建立了復(fù)合添加劑（石墨烯-蛇紋石）的潤(rùn)滑、自修復(fù)模型，基于理論分析與實(shí)驗(yàn)對(duì)蛇紋石附著于石墨烯層表面與層間與石墨烯發(fā)生協(xié)同潤(rùn)滑修復(fù)作用和機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)的分析和驗(yàn)證，主要內(nèi)容包括:
　　磺化石墨烯的加入省去了潤(rùn)滑油裂解步驟，直接參與成膜過程?；腔┐媸练e在磨損區(qū)域并吸附蛇紋石中的SiO2、蛇紋石與基體反應(yīng)生成的FeS、Fe2O3等金屬陶

3、瓷顆粒共同形成了修復(fù)層。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)石墨烯-蛇紋石復(fù)合添加劑成膜速度更快并在修復(fù)膜中檢測(cè)出含有磺化石墨烯特有的S元素，證明磺化石墨烯能促進(jìn)修復(fù)膜的形成。
　　制備了親油性磺化石墨烯(SGO)并加入合成潤(rùn)滑油中進(jìn)行摩擦磨損實(shí)驗(yàn)。利用X射線衍射儀(XRD)和掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)磺化石墨烯的化學(xué)成分、表面形貌進(jìn)行表征;研究了磺化石墨烯的抗磨減摩性能及其在GCr15鋼表面的成膜性能;表面形成的石墨烯膜能夠有效的隔離空氣和水分子，鹽霧腐蝕

4、試驗(yàn)也證明了成膜后GCr15鋼表面具有較好的耐蝕性能;最后對(duì)提出了磺化石墨烯潤(rùn)滑油的制備方法并對(duì)其自修復(fù)性能進(jìn)行了分析證明了磺化石墨烯可以作為一種新型的自修復(fù)添加劑使用，為后續(xù)復(fù)合添加劑的研制提供了理論依據(jù)。
　　結(jié)合目前金屬自修復(fù)添加劑的研究成果，采用磺化石墨烯代替成膜過程產(chǎn)生的納米石墨顆粒與蛇紋石進(jìn)行復(fù)合成膜的研究，借助SEM、EDS、XRD以及超景深顯微鏡等分析了金屬表面修復(fù)膜的成分和結(jié)構(gòu)、復(fù)合添加劑的成膜機(jī)理以及潤(rùn)滑方式。

5、通過石墨烯-蛇紋石的復(fù)合成膜深化金屬自修復(fù)添加劑的成膜機(jī)理。
　　通過四球摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)研究了不同濃度下磺化石墨烯、蛇紋石以及復(fù)合添加劑的抗磨減摩性能。通過對(duì)不同添加劑作用的摩擦副表面宏觀和微觀實(shí)驗(yàn)，重點(diǎn)分析了GCr15鋼表面自修復(fù)膜的形成機(jī)理和作用機(jī)理過程。通過掃描電子顯微鏡觀察金屬表面修復(fù)膜的微觀形貌，對(duì)比超景深顯微鏡磨痕大小和三維形貌，利用能譜分析儀(EDS)檢測(cè)自修復(fù)膜成分，揭示了復(fù)合潤(rùn)滑添加劑區(qū)別于傳統(tǒng)添加劑的成膜方式和