球磨态膨胀石墨的结构表征和摩擦学性能研究

发布时间：2020-03-24 19:47

【摘要】： 高能球磨是改变材料结构、提高材料性能的有效技术手段。本文以天然片状石墨为原料,高温膨化制备膨胀石墨,采用高能球磨技术制备球磨态膨胀石墨,研究球磨态膨胀石墨的结构和摩擦学性能。 本文借助XRD、SEM和TEM研究膨化温度和球磨处理对膨胀石墨形貌和结构的影响;采用XRD和TEM研究掺加元素B或Ni对球磨态膨胀石墨结构的影响;利用MMU-5G高温摩擦磨损试验机,研究以球磨态膨胀石墨为添加剂的润滑油的摩擦学性能,并借助SEM研究磨损表面形貌的变化。 研究结果表明:片状石墨膨化制得的蠕虫状膨胀石墨,其层与层之间的距离明显增大,并且具有多层次结构;纯膨胀石墨球磨时,随着球磨时间的增加,石墨化度和晶粒尺寸都逐渐减小;掺B膨胀石墨球磨时,元素B具有催化石墨化或磨粒助磨致非晶化的作用;掺Ni膨胀石墨在球磨和退火过程中,元素Ni均具有较为明显的催化石墨化作用;膨胀石墨球磨100 h后,部分区域(002)晶面间距变大,晶面发生不同角度的弯曲变形,甚至局部非晶化。实验中发现,膨胀石墨作为润滑油添加剂时具有明显的减摩作用,而且其润滑减摩作用优于天然石墨;掺B膨胀石墨作为润滑油添加剂时,摩擦系数随着球磨时间的延长或载荷的增加而减小,但随温度的升高而增大,在温度400℃、载荷400 N的试验条件下,掺B膨胀石墨表现出较佳的减摩抗磨性能;掺Ni膨胀石墨作为润滑油添加剂时具有较好的润滑减摩作用,但球磨时间对其影响显著,球磨80 h的掺Ni膨胀石墨的润滑减摩作用最为突出。
【图文】：

图 1-1 石墨结构Fig.1-1 Configuration of graphite渡金属（B，Ni）的摩擦催化石墨化机制碳表征和术语国际委员会”的定义，所谓催化石墨化，是指括可石墨化碳和不可石墨化碳）在金属或矿物质存在下或在较短热处理时间内达到某一较好的石墨化程度。除热，机械作用还能产生应力石墨化。在催化剂存在下的热摩擦化学或力化学概念的本质是同源的）则在尽可能低化度（表现为石墨晶体的 d002值更小，La 和 Lc 值更大）应力处理时的同样石墨化效果[21]。2 归纳了到目前为止已知的具有石墨化催化作用的元素[22

选用中国石油天然气股份有限公司提供的 SJ15W-40 型汽油机油基础油。将高能球磨制备的添加剂样品，，以 5％质量百分比加入到机油中，搅拌 5min 后，超声波震荡器中振荡 10min，使其在油中均匀。.5 摩擦磨损实验设备摩擦磨损试验是在济南益华摩擦磨损试验机厂生产的 MMU-5G式高温端面摩擦磨损实验机进行。本试验机可以以端面摩擦的形式定材料的抗磨性能及摩擦副的匹配特性。试验机主要结构见图 2-3 和图 2-4，该试验机由主机、计算机控统组成。本文采用端面磨损摩擦副（见图 2-5）进行实验，其上试擦面为环面，材料为滚动轴承钢 GCr15，内径 φ20 mm，外径 φ26 m均摩擦半径为 φ23 mm；下试样选用为 45#钢的圆盘，半径为 φ50 m
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TB321

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本文编号：2598772