石墨烯-蛇纹石添加剂成膜机理及摩擦磨损性能研究

发布时间：2023-11-28 18:50

　　在润滑油中添加抗磨减摩添加剂是一种常用的提高零件耐磨性能的手段。近年来,金属自修复添加剂因具有修复磨损表面损伤而使工件达到零磨损甚至负磨损状态的作用而受到广泛关注。金属自修复添加剂主要指硅酸盐类物质,其中蛇纹石等天然矿物粉体的应用较为广泛。目前关于蛇纹石、蛇纹石复合添加剂的研究已经积累了大量的实验数据和形成了多种自修复理论体系。研究发现:蛇纹石修复膜中间含有大量的非晶体石墨、SiO2和FeS等复杂化学成分,并证明了润滑油裂解产生的石墨在修复膜形成过程中发挥了关键的作用,但是对不同工况下的成膜机理存在争议,有待深入研究。本论文建立了复合添加剂(石墨烯-蛇纹石)的润滑、自修复模型,基于理论分析与实验对蛇纹石附着于石墨烯层表面与层间与石墨烯发生协同润滑修复作用和机理进行了系统的分析和验证,主要内容包括:磺化石墨烯的加入省去了润滑油裂解步骤,直接参与成膜过程。磺化石墨烯代替石墨沉积在磨损区域并吸附蛇纹石中的SiO2、蛇纹石与基体反应生成的FeS、Fe2O3等金属陶瓷颗粒共同形成了修复层。实验发现石墨烯-蛇纹石复合添加剂成膜速度更快并在修复膜中检测出含有磺化石墨烯特有的S元素,证明磺化石墨烯能促...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 金属自修复添加剂的研究现状
        1.2.1 传统的金属自修复添加剂
        1.2.2 新型石墨烯润滑添加剂
    1.3 自修复添加剂性能研究
    1.4 存在的问题
    1.5 选题依据与研究内容
        1.5.1 选题依据
        1.5.2 研究内容
第二章 复合添加剂成膜机理及润滑自修复模型
    2.1 石墨烯减摩润滑与吸附成膜机理
        2.1.1 石墨烯层间滑动减摩效应
        2.1.2 石墨烯与金属的表面吸附效应
    2.2 蛇纹石自修复成膜与减摩润滑机理
        2.2.1 蛇纹石自修复成膜机理
        2.2.2 蛇纹石减摩润滑机理
    2.3 复合添加剂润滑及成膜模型
        2.3.1 复合添加剂润滑模型
        2.3.2 复合添加剂成膜模型
    2.4 本章小结
第三章 石墨烯摩擦磨损性能及自修复机理研究
    3.1 磺化石墨烯润滑油
        3.1.1 磺化石墨烯的表征
        3.1.2 磺化石墨烯润滑油的制备
    3.2 石墨烯添加剂摩擦磨损实验
    3.3 实验结果与分析
        3.3.1 磺化石墨烯减摩性分析
        3.3.2 磺化石墨烯抗磨性分析
        3.3.3 磺化石墨烯成膜性能分析
        3.3.4 磺化石墨烯耐腐蚀性分析
    3.4 本章小结
第四章 石墨烯-蛇纹石摩擦磨损性能及自修复机理研究
    4.1 蛇纹石自修复过程
    4.2 磺化石墨烯-蛇纹石复合润滑油
        4.2.1 蛇纹石粉体的表征
        4.2.2 磺化石墨烯-蛇纹石复合添加剂的制备
    4.3 复合添加剂摩擦磨损实验及分析
        4.3.1 不同浓度蛇纹石减摩性分析
        4.3.2 磺化石墨烯-蛇纹石复合添加剂最佳浓度配比
    4.4 摩擦表面修复膜检测与成膜机理分析
        4.4.1 不同润滑添加剂抗磨性分析
        4.4.2 复合润滑添加剂表面成膜性能分析
    4.5 本章小结
第五章 复合添加剂成膜影响因素实验研究
    5.1 抗磨减摩性能正交试验
        5.1.1 最佳减摩条件分析
        5.1.2 各因素抗磨减摩显著性方差分析
    5.2 单因素摩擦成膜试验
        5.2.1 载荷对摩擦成膜的影响
        5.2.2 转速、温度以及表面粗糙度对摩擦成膜的影响
    5.3 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
附录



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