激光法制备金属/碳复合物及薄膜摩擦性能研究

发布时间：2022-01-05 02:31

　　金属纳米颗粒具有低剪切力、高延展性和优良的热稳定性等优点,作为润滑油添加剂表现出优异的抗磨减摩性能。但纳米颗粒的形状不规则,及易团聚等问题极大的限制了其作为润滑油添加剂的工程应用。近年来,一些碳材料如石墨烯,类金刚石薄膜（DLC）,由于其独特的碳结构而具有卓越的光学性能,电学性能和力学性能。有些碳材料如石墨烯,可以作为作为润滑油添加剂,表现出优异的抗磨减摩性能;而有些碳材料如DLC则可以作为润滑膜沉积在机械表面,既保护摩擦表面同时又具有良好的润滑效果。金属与碳材料复合不仅可以抑制纳米颗粒的团聚且可构成新的形貌与结构,两者相辅相成达到更好的协同润滑效果。因此如何设计复合添加剂,并寻找简单适宜的制备方法,探索它们在摩擦过程中的润滑机理是摩擦领域的研究重点。本文根据机械摩擦的润滑机理,采用液相激光辐照技术和气相脉冲激光沉积技术制备了球形铜亚微米颗粒,石墨烯负载银纳米球的复合添加剂（L-Ag@rGO）及纳米双层结构Ag/DLC润滑膜,并对其作为润滑油添加剂和润滑膜的抗磨减摩机理进行了系统的探究。（1）球形铜亚微米颗粒的快速激光成型制备及其摩擦学特性研究。在室温下,以纳米铜颗粒为靶材,选用KrF... 

【文章来源】：济南大学山东省

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

纳米材料的制备方法

济南大学硕士学位论文7图1.2纳米材料在能量存储领域的应用[31](5)能量储存应用从移动设备到电网，对高能量密度或高功率密度储能材料的需求不断增长。纳米材料制备的电极和相关器件的加工可以大大改善储能系统的性能。例如具有氧化还原活性的过渡金属碳化物的导电率比传统电极材料的导电率超过了一个数量级，这为设计无电流收集器和高功率的下一代能源存储设备打开了新世界的大门[32]。纳米材料较高的电子和离子导电性，加上本身特有的强度和灵活性，为制备便携式电子产品、电动汽车和固定存储器提供动力[33,34]。例如，现如今改变我们生活方式的锂离子电池，这种重量轻、可再充电且功能强大的电池，被用于从手机到笔记本电脑和电动汽车的各个领域。它还可以储存大量来自太阳能和风能的能源，使一个无化石燃料的社会成为可能。这些例子都表明，纳米结构材料和纳米结构电极可以为设计和实现高能、高功率与持久的能量存储设备提供解决方案。(6)摩擦学应用润滑技术是实现节能减排，提高能源利用率的重要手段。纳米材料由于具有高强度，高硬度，小尺寸，低熔点及易制备的优点被应用于摩擦学中，成为新型纳米润滑材料。这种润滑材料不仅减小机械运行的摩擦系数，降低磨损，而且还可以与机械摩擦表面发生反应，对摩擦表面进行修复填补。在机械运行过程中，有些纳米颗粒由于较小的尺寸，容易进入两摩擦表面间隙中，改变摩擦状态并避免摩擦表面的直接接触。纳米材料在摩擦学中的应用主要集中在纳米润滑油添加剂和纳米表面工程中。

激光法制备金属/碳复合物及薄膜摩擦性能研究10由于一些硬质纳米颗粒在摩擦过程中对摩擦表面进行了抛光作用，降低了摩擦表面的粗糙度。图1.3纳米颗粒作为润滑油添加剂的抗磨减摩机理[51]固体润滑剂种类较多，润滑机理较为复杂，主要分为无机类固体润滑剂，有机类固体润滑剂。无机类固体润滑剂可分为层状类和软金属类。石墨，二硫化钼，氮化硼等层状固体物质具有层状晶体结构，在摩擦过程中具有较大的吸附力，防止摩擦表面直接接触，且易于剪切，润滑性能优异。有机类固体润滑剂具有耐高温，耐污染，耐碱等优点。金、银、锡、锌等软金属作为固体润滑剂，基于低剪切强度，摩擦时易于发生晶间滑移，且软金属涂层能与基体牢固结合，可以在辐射、真空、高低温和重载等条件下发挥它优异的减磨和润滑作用。有机类固体润滑剂主要有塑料和树脂等高分子材料。高分子固体润滑涂层常用于无油或少油润滑、间歇式或短期工作的摩擦副零件，它的固体润滑耐磨机理主要有：(1)高分子涂层本身隔离摩擦副表面之间直接接触，且涂层摩擦系数小；(2)高分子涂层表面的微观多孔状或桔皮状结构淤藏润滑油，与固体润滑剂产生减摩协同效应；(3)高分子涂层易于塑性变形，与对磨表面相适配，增大真实接触面积，缓解应力集中；(4)高分子涂层具有良好的防腐性能和吸震功能，从而避免了腐蚀磨损和冲击磨损。从目前情况来看,要使某一种固体润滑涂层同时具备各种性能是不现实的,因此在实际使用中，应当根据具体工作条件和要求,针对性地选择具有相应性能特点的固体润滑涂层。


本文编号：3569547