工业级石墨烯纳米片对碳化硅陶瓷摩擦磨损性能影响的研究

作者：李红伟; 王瑶琪; 高莹; 黎盛忠

来源：中国陶瓷, 2021, 57(05): 36-42.

DOI：10.16521/j.cnki.issn.1001-9642.2021.05.006

• 石墨烯纳米片
• 碳化硅
• 滑动摩擦系数
• 润滑膜

分别将0～5 vol%的工业级石墨烯纳米片(GNPs)引入到SiC陶瓷中,研究了GNPs含量对SiC陶瓷的密度、硬度、微观结构等影响,通过盘销摩擦磨损试验研究了GNPs含量对SiC陶瓷与SiC、Si3N4、Al2O3和GCr15等配偶材料间的摩擦磨损行为。结果表明:随着GNPs的增加,SiC陶瓷相对密度减小、硬度下降;SEM显示了断口的薄片状GNPs以(0002)面在SiC晶粒间近似平行排布;随着GNPs连续增加至5 vol%,SiC陶瓷与SiC、Si3N4摩擦系数分别降低了26.5%、26.9%,磨损量则减少了94.7%和98.9%;SiC陶瓷与Al2O3、GCr15的摩擦系数则先降低后升高,而磨损量不断减低,当引入4 vol%GNPs时,SiC陶瓷的滑动摩擦系数最低,分别降低了20.5%、30.8%,含有5 vol%GNPs的Si C陶瓷的磨损量最少,分别减少了93.5%和77.5%;磨损区的微观形貌和拉曼光谱表明,引入GNPs的SiC陶瓷在磨损表面形成了含石墨烯的润滑膜,该润滑膜填充表面磨痕并附着于表面;随着GNPs的增加,形成的润滑膜则更为连续。嵌入SiC基体的GNPs在滑动摩擦中形成润滑膜是降低摩擦系数、减少磨损量的关键因素。

• 单位
  长安大学