【摘要】：在高接觸應(yīng)力和低滑動速率條件下,自配副銅面臨摩擦學(xué)性能(強界面粘著和嚴重磨損)和電接觸性能(電開路和不穩(wěn)定接觸電阻)的雙重挑戰(zhàn)。具有優(yōu)異導(dǎo)電性和潤滑性的石墨烯為解決上述難題提供了思路。本論文以商品少層石墨烯乙醇溶液(1 mg/m L)為石墨烯源,通過滴涂法(drop casting)和自組裝法(self-assembling)在T2銅表面制備了石墨烯層(GNP);以載流往復(fù)滑動摩擦磨損試驗機為評價手段,考察了石墨烯層在非載流和載流條件下的摩擦學(xué)性能,探討了石墨烯層的潤滑與失效機理;還考察了石墨烯層在熱風(fēng)循環(huán)和熱處理的摩擦學(xué)特性。本論文得到以下的主要結(jié)果和結(jié)論。1.與滴涂法相比,自組裝法在T2銅表面制備的GNP從宏觀和微觀上都更加均勻。但在粗糙T2銅表面均只能制備出不連續(xù)的GNP,石墨烯的缺陷較多。2.在高接觸應(yīng)力和低滑動速率條件下,無潤滑的自配副銅出現(xiàn)高摩擦系數(shù)(2.5-3)、嚴重粘著磨損以及磨損的轉(zhuǎn)變(即初始階段的船頭磨損、中間階段的加工硬化和銷試樣磨損三個階段)。同樣條件下,離子液體LP108、Ga-In-Sn液態(tài)金屬的潤滑作用較差或有限。GNP極大地降低了界面粘著,摩擦系數(shù)僅為0.3-0.35,摩擦副雙方均為輕微磨損。3.銅盤表面GNP的潤滑性優(yōu)于銅銷表面GNP的。改變電流方向、電流大小對銅盤表面GNP的摩擦學(xué)性能和接觸電阻無明顯影響。Raman譜表明,石墨烯在摩擦過程中出現(xiàn)缺陷增加和破壞。4.GNP有修復(fù)作用,在干摩擦階段后,加入GNP,磨損機理由黏著磨損變成輕微磨損,而且摩擦系數(shù)降低8倍,磨損表面變的光滑。5.在干燥(RH5%)的高速熱空氣(室溫至100℃)中,GNP保持良好的摩擦學(xué)性能,即使經(jīng)過兩個室溫至100℃的熱風(fēng)循環(huán)。6.熱處理100℃后的GNP摩擦學(xué)性能沒有發(fā)生明顯變化,而400℃熱處理后GNP的摩擦學(xué)性能明顯降低。尤其是載流的情況下,基本無潤滑作用。7.GNP的潤滑性能與自潤滑材料銀-二硫化鉬、Cu15%Gr相對比,摩擦系數(shù)相差不到0.1,而且無磨屑。GNP制作簡單,成本較低。8.拋光(PS)與磨削(PG)相對比,在載流情況下,PS體系在2min失效,但PG體系能堅持330 min。主要是PG織構(gòu)的存在,GNP能夠涂抹在平臺,嵌入(trapping)在溝槽導(dǎo)致了“原位”Cu-GNP自潤滑薄層復(fù)合材料的形成,在溝槽里儲存,在滑動過程中形成filmy layer,filmy layer銅納米晶周圍被石墨烯包裹,為后續(xù)摩擦提供潤滑劑。而PS織構(gòu)磨損表面GNP的掃出及GNP在磨痕行程兩端外的堆積。
【圖文】：

我們根據(jù)文獻綜述和已有的研究積累，希望通過對其中基本研究方面推動相關(guān)太陽能帆板驅(qū)動機構(gòu)的電刷/滑環(huán)摩擦副的-13]早在二十世紀六十年代至八十年代的研究工作體現(xiàn)了這方面得到了 Rabinowicz、Peebles 等人研究工作的支持[14-15]。究的研究er 是電接觸研究領(lǐng)域公認的科學(xué)家，，盡管他在摩擦學(xué)中的地位域中的地位。與Rabinowicz的考察不同貴金屬摩擦副組合有所不屬為研究對象。他揭示了船頭的形成(prow formation)，以及隨摩擦副宏觀形狀的影響，這對電刷/滑環(huán)的研究有啟發(fā)性；更 Pope 和 Peebles 實驗的證實[15]。國內(nèi)一些研究中發(fā)現(xiàn)了柱狀磨揭示[10-11]。圖 1.1-1.4 為 Antler 相關(guān)研究的核心結(jié)果。

4圖 1.2 金屬銷表面的船頭 prow（上圖為左視圖，下圖為俯視圖）[10],Prow 不同于 wedge，這一點上 Antler 與 Cocks 曾有爭議。
【學(xué)位授予單位】：西北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：O613.71;O313.5

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本文編號：2611810