工业级石墨烯纳米片对碳化硅陶瓷摩擦磨损性能影响的研究

• 作者: 李红伟 王瑶琪 高莹 黎盛忠
• 来源期刊: 中国陶瓷
• 关键词: 石墨烯纳米片 碳化硅 滑动摩擦系数 润滑膜
• 年，卷（期）: 2021,（5）
• 所属期刊栏目: 先进陶瓷|ADVANCED CERAMICS
• 页码范围: 36-42
• 页数: 7页
• 分类号: TQ174.75+8.12
• 语种: 中文
• DOI: 10.16521/j.cnki.issn.1001-9642.2021.05.006

摘要

分别将0～5 vol％的工业级石墨烯纳米片(GNPs)引入到SiC陶瓷中,研究了 GNPs含量对SiC陶瓷的密度、硬度、微观结构等影响,通过盘销摩擦磨损试验研究了 GNPs含量对SiC陶瓷与SiC、Si3N4、Al203和GCr15等配偶材料间的摩擦磨损行为.结果表明:随着GNPs的增加,SiC陶瓷相对密度减小、硬度下降;SEM显示了断口的薄片状GNPs以(0002)面在SiC晶粒间近似平行排布;随着GNPs连续增加至5 vol％,SiC陶瓷与SiC、Si3N4摩擦系数分别降低了26.5％、26.9％,磨损量则减少了94.7％和98.9％;SiC陶瓷与Al203、GCr15的摩擦系数则先降低后升高,而磨损量不断减低,当引入4 vol％GNPs时,SiC陶瓷的滑动摩擦系数最低,分别降低了 20.5％、30.8％,含有5 vol％GNPs的SiC陶瓷的磨损量最少,分别减少了 93.5％和77.5％;磨损区的微观形貌和拉曼光谱表明,引入GNPs的SiC陶瓷在磨损表面形成了含石墨烯的润滑膜,该润滑膜填充表面磨痕并附着于表面;随着GNPs的增加,形成的润滑膜则更为连续.嵌入SiC基体的GNPs在滑动摩擦中形成润滑膜是降低摩擦系数、减少磨损量的关键因素.