球磨态膨胀石墨的结构表征和摩擦学性能研究

摘要

高能球磨是改变材料结构、提高材料性能的有效技术手段。本文以天然片状石墨为原料，高温膨化制备膨胀石墨，采用高能球磨技术制备球磨态膨胀石墨，研究球磨态膨胀石墨的结构和摩擦学性能。
　　本文借助 XRD、SEM和TEM研究膨化温度和球磨处理对膨胀石墨形貌和结构的影响；采用XRD和TEM研究掺加元素B或Ni对球磨态膨胀石墨结构的影响；利用MMU-5G高温摩擦磨损试验机，研究以球磨态膨胀石墨为添加剂的润滑油的摩擦学性能，并借助SEM研究磨损表面形貌的变化。
　　研究结果表明：片状石墨膨化制得的蠕虫状膨胀石墨，其层与层之间的距离明显增大，并且具有多层次结构；纯膨胀石墨球磨时，随着球磨时间的增加，石墨化度和晶粒尺寸都逐渐减小；掺 B膨胀石墨球磨时，元素B具有催化石墨化或磨粒助磨致非晶化的作用；掺Ni膨胀石墨在球磨和退火过程中，元素 Ni均具有较为明显的催化石墨化作用；膨胀石墨球磨100 h后，部分区域（002）晶面间距变大，晶面发生不同角度的弯曲变形，甚至局部非晶化。实验中发现，膨胀石墨作为润滑油添加剂时具有明显的减摩作用，而且其润滑减摩作用优于天然石墨；掺 B膨胀石墨作为润滑油添加剂时，摩擦系数随着球磨时间的延长或载荷的增加而减小，但随温度的升高而增大，在温度400℃、载荷400 N的试验条件下，掺B膨胀石墨表现出较佳的减摩抗磨性能；掺 Ni膨胀石墨作为润滑油添加剂时具有较好的润滑减摩作用，但球磨时间对其影响显著，球磨80 h的掺Ni膨胀石墨的润滑减摩作用最为突出。

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第1章 绪论

1.1 摩擦学

1.2 碳摩擦学

1.3 石墨材料的润滑性能

1.4 石墨系润滑剂的生产应用

1.5 石墨系润滑剂的研究发展

1.6 机械合金化

1.7 本论文选题意义及研究内容

第2章 实验仪器与方法

2.1 实验材料

2.2 膨胀石墨的制备

2.3 高能球磨制备添加剂样品

2.4 润滑油配制

2.5 摩擦磨损实验设备

2.6 分析方法

第3章 膨化温度对膨胀石墨结构的影响

3.1 膨化前后石墨结构的X-ray衍射分析

3.2 膨胀前后石墨形貌的SEM观察

3.3 膨胀前后石墨化学组成的EDS分析

3.4 膨胀前后石墨微观结构的TEM分析

3.5 本章小结

第4章 球磨态膨胀石墨的结构研究

4.1 球磨态膨胀石墨的结构

4.2 球磨态膨胀石墨微观结构的TEM观察

4.3 本章小结

第5章 膨胀石墨的摩擦磨损性能研究

5.1 纯膨胀石墨的摩擦磨损性能分析

5.2 掺B球磨态膨胀石墨的摩擦磨损特性分析

5.3 掺Ni球磨态膨胀石墨的摩擦磨损特性分析

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务和主要成果

致谢

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