石墨烯/TiAl基合金關(guān)節(jié)軸承摩擦學(xué)特性研究
發(fā)布時(shí)間:2021-08-10 21:44
關(guān)節(jié)軸承的性能需求隨其應(yīng)用范圍的拓展逐漸提升,本文旨在制備能滿足復(fù)雜工況條件下使用的優(yōu)異性能軸承材料。TiAl基復(fù)合材料具有比重輕、彈性模量高、強(qiáng)度高、抗高溫及耐磨損等綜合優(yōu)良性能,作為一種輕量級(jí)耐熱結(jié)構(gòu)材料,一直備受研究者關(guān)注。62%BaF2-38%CaF2共晶體潤(rùn)滑劑比單種使用CaF2或BaF2的潤(rùn)滑性能更優(yōu),且高溫條件下不會(huì)氧化失效。石墨烯(GO)是具有優(yōu)異性能的二維納米材料,若將其結(jié)合以作為關(guān)節(jié)軸承材料,對(duì)鈦鋁合金材料在關(guān)節(jié)軸承應(yīng)用方面具有重大的理論指導(dǎo)價(jià)值。本文以Ti46Al2Cr7Nb1Al2O3合金粉末與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11%的62%BaF2-38%CaF2(簡(jiǎn)稱BC)共晶體固體潤(rùn)滑劑為基體材料,添加片狀石墨烯,采用冷壓壓制和真空熱壓燒結(jié)技術(shù)制備耐熱耐磨和高強(qiáng)度等綜合優(yōu)良性能的石墨烯/TiAl基合金自潤(rùn)滑復(fù)合材料。采用掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜分析儀(EDS)、拉曼光譜(Raman)、X射線衍射(XR...
【文章來源】:濟(jì)南大學(xué)山東省
【文章頁(yè)數(shù)】:80 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
碳元素的體系[40,41]
1.4.2 石墨烯的制備方法目前,制取石墨烯的措施有屬于固相法的機(jī)械剝離法和外延生長(zhǎng)法;含有氧化還原法與超聲分散法的液相法;而化學(xué)氣相沉積法與等離子增強(qiáng)都屬于氣相法[43]。(1)機(jī)械剝離法此技術(shù)含有兩種思路,其一是用膠帶循環(huán)黏貼石墨片的兩側(cè)從而獲取可用肉眼觀測(cè)到的 GO;另一種方式是在固體上摩擦含有石墨的面,使石墨烯留在固體表面上,此辦法操作方便,但不易掌控,制取效率低。(2)氧化還原法氧化還原法是液相法中最普遍使用的方法。利用此方法制取得原理如圖 1.2 所示,首先對(duì)石墨進(jìn)行氧化處理,將石墨與強(qiáng)氧化性物質(zhì)反應(yīng),利用其氧官能團(tuán)修飾石墨烯表面;然后經(jīng)過超聲分散制備成氧化石墨烯;最后加入還原劑除去氧化石墨烯表面的含氧基團(tuán),還原得到石墨烯。2005 年,Stankovich等[44]初次用氧化還原法制備出了石墨烯
圖 2.1 石墨烯掃描電鏡圖 圖 2.2 石墨烯 XRD 衍射圖 圖 2.3 石墨烯拉曼光譜圖拉曼光譜一方面可簡(jiǎn)捷準(zhǔn)確的表征石墨烯結(jié)構(gòu)破壞情況,另一方面可有效表征石墨烯層數(shù)及其綜合性能[57]。圖 2.3 為石墨烯粉末的 Raman 圖譜,圖中呈現(xiàn) 1400cm-1周圍的 D 和 1700cm-1左右的 G 峰值,D 峰是無(wú)序振動(dòng)峰,表征石墨烯的 C=C 鍵和 C-C 鍵的紊亂性,完整的 GO 是由 C 原子的六邊形構(gòu)成的,當(dāng)結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)五邊形或七邊形等另外無(wú)序形狀產(chǎn)生時(shí),表明存在 D 峰,D 峰強(qiáng)度代表缺陷程度;G 峰是 C 原子基面形成的sp2晶體結(jié)構(gòu)峰值,對(duì)材料應(yīng)力的影響非常敏感,兩峰值比值表征石墨烯晶化狀況,從圖中可看出,本文處理的石墨烯 R 值較小,表明所用石墨烯片層排列有序。2.1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備本試驗(yàn)所用的主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備及其相關(guān)參數(shù)如表 2.2 所示。表 2.2 設(shè)備相關(guān)參數(shù)
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]粉末冶金技術(shù)的應(yīng)用[J]. 安鵬,彭明軍,史方杰. 化工設(shè)計(jì)通訊. 2016(10)
[2]“第十六屆全國(guó)鈦及鈦合金學(xué)術(shù)交流會(huì)”在西安召開[J]. 惠瓊. 中國(guó)材料進(jìn)展. 2016(04)
[3]激光燒結(jié)石墨烯鈦納米復(fù)合材料及其耐腐蝕性能[J]. 胡增榮,童國(guó)權(quán),張超,陳長(zhǎng)軍,張敏,郭華鋒. 中國(guó)表面工程. 2015(06)
[4]鈦合金粉末冶金技術(shù)研究[J]. 李海泓,孫慧. 四川兵工學(xué)報(bào). 2015(08)
[5]石墨烯的制備方法及其性能研究[J]. 肖淑娟,于守武,譚小耀. 化學(xué)世界. 2015(06)
[6]關(guān)節(jié)軸承固體潤(rùn)滑處理工藝[J]. 段欣生,陳蓉,買楠楠,王子君. 潤(rùn)滑與密封. 2015(02)
[7]元素Cr對(duì)粉末冶金Ti-6Al-4V合金組織與性能的影響[J]. 徐堅(jiān),王文焱,張豪胤,謝敬佩,李洛利. 粉末冶金工業(yè). 2014(06)
[8]TiAl基合金室溫塑性的影響因素及改善方法[J]. 陳子勇,吳麗娟,周峰,宮子琪,柴麗華,相志磊,聶祚仁. 材料導(dǎo)報(bào). 2014(09)
[9]含碳納米管、石墨烯的PTFE基復(fù)合材料摩擦磨損性能[J]. 見雪珍,李華,房光強(qiáng),曾慶平,楊磊,康紅梅,劉河洲. 功能材料. 2014(03)
[10]石墨烯/納米TiO2復(fù)合材料的制備及其光催化性能[J]. 周琪,鐘永輝,陳星,王巖,劉平,吳玉程. 復(fù)合材料學(xué)報(bào). 2014(02)
博士論文
[1]石墨烯復(fù)合材料的制備、結(jié)構(gòu)及性能研究[D]. 張超.復(fù)旦大學(xué) 2013
[2]細(xì)晶TiAl基合金制備及組織和性能研究[D]. 于宏寶.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008
[3]高溫自潤(rùn)滑TiAl基合金的制備及其性能研究[D]. 楊麗穎.武漢理工大學(xué) 2008
碩士論文
[1]石墨烯材料的光譜表征研究[D]. 盛祥勇.太原理工大學(xué) 2017
[2]熱壓燒結(jié)制備碳納米管/鈦鋁合金復(fù)合材料的研究[D]. 郭俊.安徽工業(yè)大學(xué) 2016
[3]石墨烯微片增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料組織與性能的研究[D]. 羅昊.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[4]自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承接觸性能分析[D]. 王哲.燕山大學(xué) 2015
[5]石墨烯及其Al-20Si基復(fù)合材料的制備與性能研究[D]. 肖瑞.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[6]自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承仿真分析及襯墊材料摩擦性能研究[D]. 胡寶根.南京航空航天大學(xué) 2014
[7]CVD法制備石墨烯及其光電性能研究[D]. 曾亭.北京有色金屬研究總院 2013
[8]少層石墨烯增強(qiáng)銅基復(fù)合材料制備和性能研究[D]. 楊帥.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011
[9]金屬基軸承自潤(rùn)滑材料的制備工藝及性能研究[D]. 鄭欣.長(zhǎng)安大學(xué) 2010
[10]金屬塑料自潤(rùn)滑復(fù)合材料的制備及其摩擦學(xué)性能研究[D]. 龐朝利.江蘇大學(xué) 2010
本文編號(hào):3334833
【文章來源】:濟(jì)南大學(xué)山東省
【文章頁(yè)數(shù)】:80 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
碳元素的體系[40,41]
1.4.2 石墨烯的制備方法目前,制取石墨烯的措施有屬于固相法的機(jī)械剝離法和外延生長(zhǎng)法;含有氧化還原法與超聲分散法的液相法;而化學(xué)氣相沉積法與等離子增強(qiáng)都屬于氣相法[43]。(1)機(jī)械剝離法此技術(shù)含有兩種思路,其一是用膠帶循環(huán)黏貼石墨片的兩側(cè)從而獲取可用肉眼觀測(cè)到的 GO;另一種方式是在固體上摩擦含有石墨的面,使石墨烯留在固體表面上,此辦法操作方便,但不易掌控,制取效率低。(2)氧化還原法氧化還原法是液相法中最普遍使用的方法。利用此方法制取得原理如圖 1.2 所示,首先對(duì)石墨進(jìn)行氧化處理,將石墨與強(qiáng)氧化性物質(zhì)反應(yīng),利用其氧官能團(tuán)修飾石墨烯表面;然后經(jīng)過超聲分散制備成氧化石墨烯;最后加入還原劑除去氧化石墨烯表面的含氧基團(tuán),還原得到石墨烯。2005 年,Stankovich等[44]初次用氧化還原法制備出了石墨烯
圖 2.1 石墨烯掃描電鏡圖 圖 2.2 石墨烯 XRD 衍射圖 圖 2.3 石墨烯拉曼光譜圖拉曼光譜一方面可簡(jiǎn)捷準(zhǔn)確的表征石墨烯結(jié)構(gòu)破壞情況,另一方面可有效表征石墨烯層數(shù)及其綜合性能[57]。圖 2.3 為石墨烯粉末的 Raman 圖譜,圖中呈現(xiàn) 1400cm-1周圍的 D 和 1700cm-1左右的 G 峰值,D 峰是無(wú)序振動(dòng)峰,表征石墨烯的 C=C 鍵和 C-C 鍵的紊亂性,完整的 GO 是由 C 原子的六邊形構(gòu)成的,當(dāng)結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)五邊形或七邊形等另外無(wú)序形狀產(chǎn)生時(shí),表明存在 D 峰,D 峰強(qiáng)度代表缺陷程度;G 峰是 C 原子基面形成的sp2晶體結(jié)構(gòu)峰值,對(duì)材料應(yīng)力的影響非常敏感,兩峰值比值表征石墨烯晶化狀況,從圖中可看出,本文處理的石墨烯 R 值較小,表明所用石墨烯片層排列有序。2.1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備本試驗(yàn)所用的主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備及其相關(guān)參數(shù)如表 2.2 所示。表 2.2 設(shè)備相關(guān)參數(shù)
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]粉末冶金技術(shù)的應(yīng)用[J]. 安鵬,彭明軍,史方杰. 化工設(shè)計(jì)通訊. 2016(10)
[2]“第十六屆全國(guó)鈦及鈦合金學(xué)術(shù)交流會(huì)”在西安召開[J]. 惠瓊. 中國(guó)材料進(jìn)展. 2016(04)
[3]激光燒結(jié)石墨烯鈦納米復(fù)合材料及其耐腐蝕性能[J]. 胡增榮,童國(guó)權(quán),張超,陳長(zhǎng)軍,張敏,郭華鋒. 中國(guó)表面工程. 2015(06)
[4]鈦合金粉末冶金技術(shù)研究[J]. 李海泓,孫慧. 四川兵工學(xué)報(bào). 2015(08)
[5]石墨烯的制備方法及其性能研究[J]. 肖淑娟,于守武,譚小耀. 化學(xué)世界. 2015(06)
[6]關(guān)節(jié)軸承固體潤(rùn)滑處理工藝[J]. 段欣生,陳蓉,買楠楠,王子君. 潤(rùn)滑與密封. 2015(02)
[7]元素Cr對(duì)粉末冶金Ti-6Al-4V合金組織與性能的影響[J]. 徐堅(jiān),王文焱,張豪胤,謝敬佩,李洛利. 粉末冶金工業(yè). 2014(06)
[8]TiAl基合金室溫塑性的影響因素及改善方法[J]. 陳子勇,吳麗娟,周峰,宮子琪,柴麗華,相志磊,聶祚仁. 材料導(dǎo)報(bào). 2014(09)
[9]含碳納米管、石墨烯的PTFE基復(fù)合材料摩擦磨損性能[J]. 見雪珍,李華,房光強(qiáng),曾慶平,楊磊,康紅梅,劉河洲. 功能材料. 2014(03)
[10]石墨烯/納米TiO2復(fù)合材料的制備及其光催化性能[J]. 周琪,鐘永輝,陳星,王巖,劉平,吳玉程. 復(fù)合材料學(xué)報(bào). 2014(02)
博士論文
[1]石墨烯復(fù)合材料的制備、結(jié)構(gòu)及性能研究[D]. 張超.復(fù)旦大學(xué) 2013
[2]細(xì)晶TiAl基合金制備及組織和性能研究[D]. 于宏寶.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008
[3]高溫自潤(rùn)滑TiAl基合金的制備及其性能研究[D]. 楊麗穎.武漢理工大學(xué) 2008
碩士論文
[1]石墨烯材料的光譜表征研究[D]. 盛祥勇.太原理工大學(xué) 2017
[2]熱壓燒結(jié)制備碳納米管/鈦鋁合金復(fù)合材料的研究[D]. 郭俊.安徽工業(yè)大學(xué) 2016
[3]石墨烯微片增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料組織與性能的研究[D]. 羅昊.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[4]自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承接觸性能分析[D]. 王哲.燕山大學(xué) 2015
[5]石墨烯及其Al-20Si基復(fù)合材料的制備與性能研究[D]. 肖瑞.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[6]自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承仿真分析及襯墊材料摩擦性能研究[D]. 胡寶根.南京航空航天大學(xué) 2014
[7]CVD法制備石墨烯及其光電性能研究[D]. 曾亭.北京有色金屬研究總院 2013
[8]少層石墨烯增強(qiáng)銅基復(fù)合材料制備和性能研究[D]. 楊帥.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011
[9]金屬基軸承自潤(rùn)滑材料的制備工藝及性能研究[D]. 鄭欣.長(zhǎng)安大學(xué) 2010
[10]金屬塑料自潤(rùn)滑復(fù)合材料的制備及其摩擦學(xué)性能研究[D]. 龐朝利.江蘇大學(xué) 2010
本文編號(hào):3334833
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