【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展,科學(xué)技術(shù)不斷創(chuàng)新,人們對(duì)材料的性能的要求越發(fā)苛刻,工業(yè)材料對(duì)于其自身性能的要求越來(lái)越高,尤其是金屬材料已成為整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的骨架。針對(duì)于金屬材料來(lái)說(shuō),每年因摩擦磨損導(dǎo)致金屬材料失效造成的消耗占世界能源消耗的%30~%50,給社會(huì)和國(guó)家造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。因此要利用材料表面工程技術(shù),在賦予金屬材料更加優(yōu)異的性能的同時(shí),提高其表面的耐磨損性能。石墨烯獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)賦予其優(yōu)異的多種性能,其良好的減磨耐磨性能,在提高金屬表面耐磨性方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。為了解決石墨烯與金屬結(jié)合力不強(qiáng)的問(wèn)題,本文采用絲網(wǎng)印刷結(jié)合熱噴涂的處理方法,為了能夠最大限度發(fā)揮石墨烯的優(yōu)異性能,盡可能少的引入其它金屬粒子,制備石墨烯-鐵復(fù)合涂層,并對(duì)其進(jìn)行了SEM表征、摩擦學(xué)性能分析以及力學(xué)性能研究,探索最佳工藝參數(shù)組合范圍。本文首次采用絲網(wǎng)印刷的方法,將石墨烯涂覆在鋼基底上,結(jié)合熱噴涂的方式制備復(fù)合涂層,很好的解決了石墨烯與金屬結(jié)合力不強(qiáng)的問(wèn)題,同時(shí)也很好的解決了傳統(tǒng)金屬粉末摻雜制備復(fù)合涂層石墨烯分布不均的問(wèn)題。提供了一條新的思路制備石墨烯復(fù)合涂層。通過(guò)對(duì)其摩擦學(xué)性能分析,得出了石墨烯加入降低了涂層的摩擦系數(shù),且摩擦系數(shù)降低的大小與石墨烯分布的均勻度有關(guān),石墨烯分布越均勻,摩擦系數(shù)越小,摩擦系數(shù)降低范圍在25~35%;通過(guò)對(duì)磨損量的測(cè)定,得出石墨烯的加入提高了涂層的耐磨損性能,且耐磨性的提高與石墨烯的含量有關(guān),石墨烯含量越多,涂層耐磨性越好,磨損量減小的范圍在30~45%之間。通過(guò)對(duì)其力學(xué)性能的分析得出結(jié)論,石墨烯的加入降低了涂層與基底的結(jié)合力,提高了涂層的硬度。在同種工藝條件下,石墨烯的加入降低了涂層與基底的結(jié)合力,降低范圍在7~18%左右;而石墨烯的加入提高了涂層的硬度,由于復(fù)合涂層測(cè)得的硬度離散性較強(qiáng),因此無(wú)法得出準(zhǔn)確的提高范圍。本文通過(guò)上述分析,總結(jié)出了一套較為完整的工藝流程以及最佳參數(shù)組合范圍,對(duì)于開(kāi)拓金屬表面涂鍍石墨烯復(fù)合涂層在摩擦學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用具有極大的理論和實(shí)踐意義,對(duì)于豐富和發(fā)展石墨烯在材料表面工程中的進(jìn)一步應(yīng)用,具有重要的基礎(chǔ)學(xué)術(shù)價(jià)值。
[Abstract]:With the development of economy and the innovation of science and technology, the requirement of material performance is more and more severe, and the requirement of industrial material for its own performance is more and more high, especially the metal material has become the skeleton of the whole industrial production system. For metallic materials, the annual consumption of metal materials due to friction and wear accounts for 0% of the world's energy consumption, which causes great economic losses to the society and the country. Therefore, it is necessary to make use of the surface engineering technology to improve the wear resistance of metal materials while giving them more excellent properties. Graphene has many excellent properties due to its unique structure. It has a potential application value in improving the wear resistance of metal surface because of its good wear resistance. In order to solve the problem that the adhesion between graphene and metal is not strong, in this paper, the method of screen printing combined with thermal spraying is adopted. In order to maximize the excellent performance of graphene, other metal particles are introduced as little as possible. Graphene-iron composite coatings were prepared and characterized by SEM, tribological properties and mechanical properties were studied, and the optimum range of process parameters was explored. In this paper, the method of screen printing is used for the first time, graphene is coated on the steel substrate, and the composite coating is prepared by thermal spraying, which solves the problem that the adhesion between graphene and metal is not strong. At the same time, it also solves the problem of uneven distribution of graphene prepared by traditional metal powder doping. A new way of preparing graphene composite coating is provided. By analyzing the tribological properties of graphene, it is concluded that the friction coefficient of the coating decreases with the addition of graphene, and the decrease of the friction coefficient is related to the uniformity of the distribution of graphene. The more uniform the distribution of graphene is, the smaller the friction coefficient is. The wear resistance of the coating was improved by the addition of graphene, and the increase of wear resistance was related to the content of graphene. The higher the content of graphene, the better the wear resistance of the coating. The range of wear loss is between 30% and 45%. Through the analysis of its mechanical properties, it is concluded that the addition of graphene reduces the adhesion between the coating and the substrate, and improves the hardness of the coating. Under the same process conditions, the adhesion between the coating and the substrate was reduced by 718%, and the hardness of the coating was increased by the addition of graphene, because the hardness dispersion of the composite coating was strong. It is therefore impossible to arrive at an accurate range of improvements. Through the above analysis, a set of complete technological process and the best parameter combination range are summarized, which is of great theoretical and practical significance for the development of the application of graphene composite coating on metal surface in tribology field. It has important basic academic value for enriching and developing the application of graphene in material surface engineering.
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TB306

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;石墨烯相變研究取得新進(jìn)展[J];潤(rùn)滑與密封;2009年05期

2 ;科學(xué)家首次用納米管制造出石墨烯帶[J];電子元件與材料;2009年06期

3 ;石墨烯研究取得系列進(jìn)展[J];高科技與產(chǎn)業(yè)化;2009年06期

4 ;新材料石墨烯[J];材料工程;2009年08期

5 ;日本開(kāi)發(fā)出在藍(lán)寶石底板上制備石墨烯的技術(shù)[J];硅酸鹽通報(bào);2009年04期

6 馬圣乾;裴立振;康英杰;;石墨烯研究進(jìn)展[J];現(xiàn)代物理知識(shí);2009年04期

7 傅強(qiáng);包信和;;石墨烯的化學(xué)研究進(jìn)展[J];科學(xué)通報(bào);2009年18期

8 ;納米中心石墨烯相變研究取得新進(jìn)展[J];電子元件與材料;2009年10期

9 徐秀娟;秦金貴;李振;;石墨烯研究進(jìn)展[J];化學(xué)進(jìn)展;2009年12期

10 張偉娜;何偉;張新荔;;石墨烯的制備方法及其應(yīng)用特性[J];化工新型材料;2010年S1期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 成會(huì)明;;石墨烯的制備與應(yīng)用探索[A];中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2009論文摘要集[C];2009年

2 錢(qián)文;郝瑞;侯仰龍;;液相剝離制備高質(zhì)量石墨烯及其功能化[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第04分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2010年

3 張甲;胡平安;王振龍;李樂(lè);;石墨烯制備技術(shù)與應(yīng)用研究的最新進(jìn)展[A];第七屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第3分冊(cè)）[C];2010年

4 趙東林;白利忠;謝衛(wèi)剛;沈曾民;;石墨烯的制備及其微波吸收性能研究[A];第七屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第7分冊(cè)）[C];2010年

5 沈志剛;李金芝;易敏;;射流空化方法制備石墨烯研究[A];顆粒學(xué)最新進(jìn)展研討會(huì)——暨第十屆全國(guó)顆粒制備與處理研討會(huì)論文集[C];2011年

6 王冕;錢(qián)林茂;;石墨烯的微觀摩擦行為研究[A];2011年全國(guó)青年摩擦學(xué)與表面工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2011年

7 趙福剛;李維實(shí);;樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu)功能化石墨烯[A];2011年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集[C];2011年

8 吳孝松;;碳化硅表面的外延石墨烯[A];2011中國(guó)材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

9 周震;;后石墨烯和無(wú)機(jī)石墨烯材料:計(jì)算與實(shí)驗(yàn)的結(jié)合[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第4分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2012年

10 周琳;周璐珊;李波;吳迪;彭海琳;劉忠范;;石墨烯光化學(xué)修飾及尺寸效應(yīng)研究[A];2011中國(guó)材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 姚耀;石墨烯研究取得系列進(jìn)展[N];中國(guó)化工報(bào);2009年

2 劉霞;韓用石墨烯制造出柔性透明觸摸屏[N];科技日?qǐng)?bào);2010年

3 記者 王艷紅;“解密”石墨烯到底有多奇妙[N];新華每日電訊;2010年

4 本報(bào)記者 李好宇 張們捷(實(shí)習(xí)) 特約記者 李季;石墨烯未來(lái)應(yīng)用的十大猜想[N];電腦報(bào);2010年

5 證券時(shí)報(bào)記者 向南;石墨烯貴過(guò)黃金15倍 生產(chǎn)不易炒作先行[N];證券時(shí)報(bào);2010年

6 本報(bào)特約撰稿 吳康迪;石墨烯 何以結(jié)緣諾貝爾獎(jiǎng)[N];計(jì)算機(jī)世界;2010年

7 記者 謝榮　通訊員 夏永祥 陳海泉 張光杰;石墨烯在泰實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化[N];泰州日?qǐng)?bào);2010年

8 本報(bào)記者 紀(jì)愛(ài)玲;石墨烯：市場(chǎng)未啟 炒作先行[N];中國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào);2011年

9 周科競(jìng);再說(shuō)石墨烯的是與非[N];北京商報(bào);2011年

10 王小龍;新型石墨烯材料薄如紙硬如鋼[N];科技日?qǐng)?bào);2011年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 呂敏;雙層石墨烯的電和磁響應(yīng)[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

2 羅大超;化學(xué)修飾石墨烯的分離與評(píng)價(jià)[D];北京化工大學(xué);2011年

3 唐秀之;氧化石墨烯表面功能化修飾[D];北京化工大學(xué);2012年

4 王崇;石墨烯中缺陷修復(fù)機(jī)理的理論研究[D];吉林大學(xué);2013年

5 盛凱旋;石墨烯組裝體的制備及其電化學(xué)應(yīng)用研究[D];清華大學(xué);2013年

6 姜麗麗;石墨烯及其復(fù)合薄膜在電極材料中的研究[D];西南交通大學(xué);2015年

7 姚成立;多級(jí)結(jié)構(gòu)石墨烯/無(wú)機(jī)非金屬?gòu)?fù)合材料的仿生合成及機(jī)理研究[D];安徽大學(xué);2015年

8 伊丁;石墨烯吸附與自旋極化的第一性原理研究[D];山東大學(xué);2015年

9 梁巍;基于石墨烯的氧還原電催化劑的理論計(jì)算研究[D];武漢大學(xué);2014年

10 王義;石墨烯的模板導(dǎo)向制備及在電化學(xué)儲(chǔ)能和腫瘤靶向診療方面的應(yīng)用[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 仲雨森;熱噴涂—絲網(wǎng)印刷復(fù)合制備石墨烯—鐵基復(fù)合涂層耐磨性研究[D];鄭州大學(xué);2017年

2 詹曉偉;碳化硅外延石墨烯以及分子動(dòng)力學(xué)模擬研究[D];西安電子科技大學(xué);2011年

3 王晨;石墨烯的微觀結(jié)構(gòu)及其對(duì)電化學(xué)性能的影響[D];北京化工大學(xué);2011年

4 苗偉;石墨烯制備及其缺陷研究[D];西北大學(xué);2011年

5 蔡宇凱;一種新型結(jié)構(gòu)的石墨烯納米器件的研究[D];南京郵電大學(xué);2012年

6 金麗玲;功能化石墨烯的酶學(xué)效應(yīng)研究[D];蘇州大學(xué);2012年

7 黃凌燕;石墨烯拉伸性能與尺度效應(yīng)的研究[D];華南理工大學(xué);2012年

8 劉汝盟;石墨烯熱振動(dòng)分析[D];南京航空航天大學(xué);2012年

9 雷軍;碳化硅上石墨烯的制備與表征[D];西安電子科技大學(xué);2012年

10 于金海;石墨烯的非共價(jià)功能化修飾及載藥系統(tǒng)研究[D];青島科技大學(xué);2012年

，

本文編號(hào)：2219505