編號：CYYJ01760
篇名：石墨烯/高密度聚乙烯在水潤滑條件下的摩擦學(xué)性能研究
作者：張栗源 董從林 袁成清 吳宇航
關(guān)鍵詞： 石墨烯/高密度聚乙烯 機械性能 摩擦學(xué)性能 石墨烯潤滑層 微觀形貌
機構(gòu)： 武漢理工大學(xué)交通與物流工程學(xué)院 武漢理工大學(xué)船舶動力工程技術(shù)交通行業(yè)重點實驗室 國家水運安全工程技術(shù)研究中心可靠性工程研究所
摘要： 目的探究石墨烯/高密度聚乙烯高分子材料在水潤滑條件下的摩擦學(xué)性能,提高高密度聚乙烯的自潤滑和耐磨損性能。方法采用石墨烯納米片填充高密度聚乙烯材料,利用RTEC摩擦磨損試驗機,開展新型復(fù)合材料在水潤滑條件下的摩擦學(xué)性能研究。通過分析新型復(fù)合材料的典型機械性能、摩擦系數(shù)、磨損形貌以及摩擦副接觸表面的元素成分及分布情況,揭示石墨烯/高密度聚乙烯在水潤滑條件下的摩擦磨損機理。結(jié)果新型復(fù)合材料的拉伸強度、撕裂強度和肖氏硬度均隨著石墨烯納米片含量的增加而先增高后降低,1.5%石墨烯納米片改性高密度聚乙烯表現(xiàn)出最高的強度,分別為19.81 MPa、31.34 MPa和92.6HSA。新型復(fù)合材料的平均摩擦系數(shù)和體積行程磨損率總體隨著石墨烯含量的增加而減小,1.5%石墨烯納米片改性的高密度聚乙烯平均摩擦系數(shù)和體積行程磨損率比純高密度聚乙烯分別降低了53.6%和73.9%。Si3N4陶瓷球與1.5%、0.6%石墨烯納米片改性高密度聚乙烯進行3600 s對磨試驗,其磨損區(qū)域的碳元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別約為3.5%和0.3%,表明含量較高的石墨烯納米片有利于在微觀界面形成石墨烯潤滑層,從而降低摩擦系數(shù)。結(jié)論石墨烯納米片顯著影響高密度聚乙烯的自潤滑性能和耐磨損性能,適量的石墨烯納米片促進了高密度聚乙烯磨損界面石墨烯潤滑層的形成,降低摩擦系數(shù)和磨損量。該研究可為設(shè)計低摩擦、耐磨損的水潤滑軸承復(fù)合材料提供參考。
