編號(hào)：CYYJ01760
篇名：石墨烯/高密度聚乙烯在水潤(rùn)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(jī)械性能 摩擦學(xué)性能 石墨烯潤(rùn)滑層 微觀形貌
機(jī)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(dòng)力工程技術(shù)交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 國(guó)家水運(yùn)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(rùn)滑條件下的摩擦學(xué)性能,提高高密度聚乙烯的自潤(rùn)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(yàn)機(jī),開(kāi)展新型復(fù)合材料在水潤(rùn)滑條件下的摩擦學(xué)性能研究。通過(guò)分析新型復(fù)合材料的典型機(jī)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(rùn)滑條件下的摩擦磨損機(jī)理。結(jié)果新型復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)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(qiáng)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(jìn)行3600 s對(duì)磨試驗(yàn),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(rùn)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(rùn)滑性能和耐磨損性能,適量的石墨烯納米片促進(jìn)了高密度聚乙烯磨損界面石墨烯潤(rùn)滑層的形成,降低摩擦系數(shù)和磨損量。該研究可為設(shè)計(jì)低摩擦、耐磨損的水潤(rùn)滑軸承復(fù)合材料提供參考。
