石墨烯的制備及其摩擦學(xué)性能研究.pdf

1、本文研究了石墨烯(Graphene)的制備方法及其鎳基復(fù)合鍍層以及石墨烯作為潤滑油添加劑的摩擦學(xué)性能。
　　 采用化學(xué)氧化還原法和液相等離子放電法制備石墨烯。用掃描電鏡(SEM)和透射電鏡(TEM)觀察石墨烯的形貌;用X射線衍射儀(XRD)、紅外光譜儀(FT-IR)和Raman光譜分析石墨烯及其中間產(chǎn)物的物相和成分等性質(zhì)。對比不同制備方法和工藝參數(shù)對石墨烯質(zhì)量的影響,獲得石墨烯制備的最佳方法和工藝參數(shù)。
　　 采用雙脈沖

2、復(fù)合電沉積技術(shù),在不同石墨烯添加量下,在45＃鋼基體表面制備的石墨烯/鎳基復(fù)合鍍層。用顯微硬度計和劃痕儀分析復(fù)合鍍層的力學(xué)性能;用光學(xué)金相顯微鏡、掃描電鏡觀察鍍層表面及截面形貌;用X射線衍射儀和能譜儀(EDS)對鍍層進行物相和成分分析。將復(fù)合鍍層與GCr15銷配副在干摩擦條件下在不同摩擦條件下測試鍍層的摩擦學(xué)性能,采用自制往復(fù)試驗機在油潤滑條件下測試石墨烯作為潤滑油添加劑的摩擦學(xué)性能。并采用掃描電鏡和能譜儀(EDS)對磨痕的形貌和成分進

3、行分析。
　　 試驗表明:通過改進hummers法制備氧化石墨,然后采用肼還原法和高溫處理對氧化石墨烯進行還原,可以獲得質(zhì)量較好的石墨烯。氧化石墨制備過程中H3PO4和H2SO4的最佳體積比為2∶8,肼還原最佳參數(shù)為氧化石墨烯與還原劑質(zhì)量比為1:1,高溫處理溫度應(yīng)高于350℃。
　　 液相等離子放電法在不同電解質(zhì)和不同參數(shù)下可以獲得不同形態(tài)的碳納米微粒。使用NaCO3作為電解質(zhì)時,在一定參數(shù)條件下,可以獲得石墨烯。等離子

4、體產(chǎn)生條件與總功率有關(guān),不與電流或電壓單獨相關(guān)。所制備的石墨烯在水中分散性良好,長時間不發(fā)生沉降。
　　 石墨烯/鎳基復(fù)合鍍層的厚度約為20-30μm,復(fù)合鍍層中的石墨烯含量隨著鍍液中石墨烯添加量的增加而增加。添加石墨烯可以降低復(fù)合鍍層平均晶粒尺寸,復(fù)合涂層硬度較基體和純Ni鍍層有較大幅度提高。
　　 復(fù)合鍍層同時兼有降低摩擦系數(shù)和降低磨損率的作用。摩擦系數(shù)比純Cr鍍層降低20-30％,磨損率大致在相同量級。摩擦系數(shù)比4