石墨烯/TiAl基合金关节轴承摩擦学特性研究
发布时间：2021-08-10 21:44
关节轴承的性能需求随其应用范围的拓展逐渐提升,本文旨在制备能满足复杂工况条件下使用的优异性能轴承材料。TiAl基复合材料具有比重轻、弹性模量高、强度高、抗高温及耐磨损等综合优良性能,作为一种轻量级耐热结构材料,一直备受研究者关注。62%BaF2-38%CaF2共晶体润滑剂比单种使用CaF2或BaF2的润滑性能更优,且高温条件下不会氧化失效。石墨烯（GO）是具有优异性能的二维纳米材料,若将其结合以作为关节轴承材料,对钛铝合金材料在关节轴承应用方面具有重大的理论指导价值。本文以Ti46Al2Cr7Nb1Al2O3合金粉末与质量分数为11%的62%BaF2-38%CaF2（简称BC）共晶体固体润滑剂为基体材料,添加片状石墨烯,采用冷压压制和真空热压烧结技术制备耐热耐磨和高强度等综合优良性能的石墨烯/TiAl基合金自润滑复合材料。采用扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）、拉曼光谱（Raman）、X射线衍射（XR...
【文章来源】：济南大学山东省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
碳元素的体系[40,41]
1.4.2 石墨烯的制备方法目前，制取石墨烯的措施有属于固相法的机械剥离法和外延生长法；含有氧化还原法与超声分散法的液相法；而化学气相沉积法与等离子增强都属于气相法[43]。（1）机械剥离法此技术含有两种思路，其一是用胶带循环黏贴石墨片的两侧从而获取可用肉眼观测到的 GO；另一种方式是在固体上摩擦含有石墨的面，使石墨烯留在固体表面上，此办法操作方便，但不易掌控，制取效率低。（2）氧化还原法氧化还原法是液相法中最普遍使用的方法。利用此方法制取得原理如图 1.2 所示，首先对石墨进行氧化处理，将石墨与强氧化性物质反应，利用其氧官能团修饰石墨烯表面；然后经过超声分散制备成氧化石墨烯；最后加入还原剂除去氧化石墨烯表面的含氧基团，还原得到石墨烯。2005 年，Stankovich等[44]初次用氧化还原法制备出了石墨烯
图 2.1 石墨烯扫描电镜图 图 2.2 石墨烯 XRD 衍射图 图 2.3 石墨烯拉曼光谱图拉曼光谱一方面可简捷准确的表征石墨烯结构破坏情况，另一方面可有效表征石墨烯层数及其综合性能[57]。图 2.3 为石墨烯粉末的 Raman 图谱，图中呈现 1400cm-1周围的 D 和 1700cm-1左右的 G 峰值，D 峰是无序振动峰，表征石墨烯的 C=C 键和 C-C 键的紊乱性，完整的 GO 是由 C 原子的六边形构成的，当结构中出现五边形或七边形等另外无序形状产生时，表明存在 D 峰，D 峰强度代表缺陷程度；G 峰是 C 原子基面形成的sp2晶体结构峰值，对材料应力的影响非常敏感，两峰值比值表征石墨烯晶化状况，从图中可看出，本文处理的石墨烯 R 值较小，表明所用石墨烯片层排列有序。2.1.3 实验设备本试验所用的主要实验设备及其相关参数如表 2.2 所示。表 2.2 设备相关参数
【参考文献】：
期刊论文
[1]粉末冶金技术的应用[J]. 安鹏,彭明军,史方杰. 化工设计通讯. 2016(10)
[2]“第十六届全国钛及钛合金学术交流会”在西安召开[J]. 惠琼. 中国材料进展. 2016(04)
[3]激光烧结石墨烯钛纳米复合材料及其耐腐蚀性能[J]. 胡增荣,童国权,张超,陈长军,张敏,郭华锋. 中国表面工程. 2015(06)
[4]钛合金粉末冶金技术研究[J]. 李海泓,孙慧. 四川兵工学报. 2015(08)
[5]石墨烯的制备方法及其性能研究[J]. 肖淑娟,于守武,谭小耀. 化学世界. 2015(06)
[6]关节轴承固体润滑处理工艺[J]. 段欣生,陈蓉,买楠楠,王子君. 润滑与密封. 2015(02)
[7]元素Cr对粉末冶金Ti-6Al-4V合金组织与性能的影响[J]. 徐坚,王文焱,张豪胤,谢敬佩,李洛利. 粉末冶金工业. 2014(06)
[8]TiAl基合金室温塑性的影响因素及改善方法[J]. 陈子勇,吴丽娟,周峰,宫子琪,柴丽华,相志磊,聂祚仁. 材料导报. 2014(09)
[9]含碳纳米管、石墨烯的PTFE基复合材料摩擦磨损性能[J]. 见雪珍,李华,房光强,曾庆平,杨磊,康红梅,刘河洲. 功能材料. 2014(03)
[10]石墨烯/纳米TiO2复合材料的制备及其光催化性能[J]. 周琪,钟永辉,陈星,王岩,刘平,吴玉程. 复合材料学报. 2014(02)
博士论文
[1]石墨烯复合材料的制备、结构及性能研究[D]. 张超.复旦大学 2013
[2]细晶TiAl基合金制备及组织和性能研究[D]. 于宏宝.哈尔滨工业大学 2008
[3]高温自润滑TiAl基合金的制备及其性能研究[D]. 杨丽颖.武汉理工大学 2008
硕士论文
[1]石墨烯材料的光谱表征研究[D]. 盛祥勇.太原理工大学 2017
[2]热压烧结制备碳纳米管/钛铝合金复合材料的研究[D]. 郭俊.安徽工业大学 2016
[3]石墨烯微片增强铝基复合材料组织与性能的研究[D]. 罗昊.哈尔滨工业大学 2015
[4]自润滑关节轴承接触性能分析[D]. 王哲.燕山大学 2015
[5]石墨烯及其Al-20Si基复合材料的制备与性能研究[D]. 肖瑞.哈尔滨工业大学 2014
[6]自润滑关节轴承仿真分析及衬垫材料摩擦性能研究[D]. 胡宝根.南京航空航天大学 2014
[7]CVD法制备石墨烯及其光电性能研究[D]. 曾亭.北京有色金属研究总院 2013
[8]少层石墨烯增强铜基复合材料制备和性能研究[D]. 杨帅.哈尔滨工业大学 2011
[9]金属基轴承自润滑材料的制备工艺及性能研究[D]. 郑欣.长安大学 2010
[10]金属塑料自润滑复合材料的制备及其摩擦学性能研究[D]. 庞朝利.江苏大学 2010
本文编号：3334833
【文章来源】：济南大学山东省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
碳元素的体系[40,41]
1.4.2 石墨烯的制备方法目前，制取石墨烯的措施有属于固相法的机械剥离法和外延生长法；含有氧化还原法与超声分散法的液相法；而化学气相沉积法与等离子增强都属于气相法[43]。（1）机械剥离法此技术含有两种思路，其一是用胶带循环黏贴石墨片的两侧从而获取可用肉眼观测到的 GO；另一种方式是在固体上摩擦含有石墨的面，使石墨烯留在固体表面上，此办法操作方便，但不易掌控，制取效率低。（2）氧化还原法氧化还原法是液相法中最普遍使用的方法。利用此方法制取得原理如图 1.2 所示，首先对石墨进行氧化处理，将石墨与强氧化性物质反应，利用其氧官能团修饰石墨烯表面；然后经过超声分散制备成氧化石墨烯；最后加入还原剂除去氧化石墨烯表面的含氧基团，还原得到石墨烯。2005 年，Stankovich等[44]初次用氧化还原法制备出了石墨烯
图 2.1 石墨烯扫描电镜图 图 2.2 石墨烯 XRD 衍射图 图 2.3 石墨烯拉曼光谱图拉曼光谱一方面可简捷准确的表征石墨烯结构破坏情况，另一方面可有效表征石墨烯层数及其综合性能[57]。图 2.3 为石墨烯粉末的 Raman 图谱，图中呈现 1400cm-1周围的 D 和 1700cm-1左右的 G 峰值，D 峰是无序振动峰，表征石墨烯的 C=C 键和 C-C 键的紊乱性，完整的 GO 是由 C 原子的六边形构成的，当结构中出现五边形或七边形等另外无序形状产生时，表明存在 D 峰，D 峰强度代表缺陷程度；G 峰是 C 原子基面形成的sp2晶体结构峰值，对材料应力的影响非常敏感，两峰值比值表征石墨烯晶化状况，从图中可看出，本文处理的石墨烯 R 值较小，表明所用石墨烯片层排列有序。2.1.3 实验设备本试验所用的主要实验设备及其相关参数如表 2.2 所示。表 2.2 设备相关参数
【参考文献】：
期刊论文
[1]粉末冶金技术的应用[J]. 安鹏,彭明军,史方杰. 化工设计通讯. 2016(10)
[2]“第十六届全国钛及钛合金学术交流会”在西安召开[J]. 惠琼. 中国材料进展. 2016(04)
[3]激光烧结石墨烯钛纳米复合材料及其耐腐蚀性能[J]. 胡增荣,童国权,张超,陈长军,张敏,郭华锋. 中国表面工程. 2015(06)
[4]钛合金粉末冶金技术研究[J]. 李海泓,孙慧. 四川兵工学报. 2015(08)
[5]石墨烯的制备方法及其性能研究[J]. 肖淑娟,于守武,谭小耀. 化学世界. 2015(06)
[6]关节轴承固体润滑处理工艺[J]. 段欣生,陈蓉,买楠楠,王子君. 润滑与密封. 2015(02)
[7]元素Cr对粉末冶金Ti-6Al-4V合金组织与性能的影响[J]. 徐坚,王文焱,张豪胤,谢敬佩,李洛利. 粉末冶金工业. 2014(06)
[8]TiAl基合金室温塑性的影响因素及改善方法[J]. 陈子勇,吴丽娟,周峰,宫子琪,柴丽华,相志磊,聂祚仁. 材料导报. 2014(09)
[9]含碳纳米管、石墨烯的PTFE基复合材料摩擦磨损性能[J]. 见雪珍,李华,房光强,曾庆平,杨磊,康红梅,刘河洲. 功能材料. 2014(03)
[10]石墨烯/纳米TiO2复合材料的制备及其光催化性能[J]. 周琪,钟永辉,陈星,王岩,刘平,吴玉程. 复合材料学报. 2014(02)
博士论文
[1]石墨烯复合材料的制备、结构及性能研究[D]. 张超.复旦大学 2013
[2]细晶TiAl基合金制备及组织和性能研究[D]. 于宏宝.哈尔滨工业大学 2008
[3]高温自润滑TiAl基合金的制备及其性能研究[D]. 杨丽颖.武汉理工大学 2008
硕士论文
[1]石墨烯材料的光谱表征研究[D]. 盛祥勇.太原理工大学 2017
[2]热压烧结制备碳纳米管/钛铝合金复合材料的研究[D]. 郭俊.安徽工业大学 2016
[3]石墨烯微片增强铝基复合材料组织与性能的研究[D]. 罗昊.哈尔滨工业大学 2015
[4]自润滑关节轴承接触性能分析[D]. 王哲.燕山大学 2015
[5]石墨烯及其Al-20Si基复合材料的制备与性能研究[D]. 肖瑞.哈尔滨工业大学 2014
[6]自润滑关节轴承仿真分析及衬垫材料摩擦性能研究[D]. 胡宝根.南京航空航天大学 2014
[7]CVD法制备石墨烯及其光电性能研究[D]. 曾亭.北京有色金属研究总院 2013
[8]少层石墨烯增强铜基复合材料制备和性能研究[D]. 杨帅.哈尔滨工业大学 2011
[9]金属基轴承自润滑材料的制备工艺及性能研究[D]. 郑欣.长安大学 2010
[10]金属塑料自润滑复合材料的制备及其摩擦学性能研究[D]. 庞朝利.江苏大学 2010
本文编号：3334833
本文链接：https://www.wllwen.com/jixiegongchenglunwen/3334833.html
