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液相等离子制备石墨烯润滑添加剂的摩擦磨损特性

2021-08-25马青怡沈岩袁晓帅刘志翔邢传斐徐久军

车用发动机 2021年4期

马青怡,沈岩,袁晓帅,刘志翔,邢传斐,徐久军

(1.大连海事大学船机修造工程交通行业重点实验室,辽宁 大连 116026;2.中国北方发动机研究所(天津),天津 300400)

随着柴油机强化程度提高,活塞环-气缸套摩擦界面承受着越来越高的速度、机械负荷和热负荷[1-2],这就需要润滑油既具有低的流体摩擦阻力,又可以在高载低速时具有优良的边界润滑能力,来抑制摩擦表面微凸体之间的相互接触,以提升活塞环-气缸套摩擦副的摩擦磨损性能。石墨烯是密排六方晶格结构的单层碳原子,各碳原子之间以sp2杂化方式相连,具有十分优异的热学和力学特性[3-4]。当石墨烯加入到润滑油中时,可以利用其独特的片层状结构所拥有的自润滑特性,作为固体润滑添加剂来改善润滑油的性能,满足不断强化的柴油机对高性能润滑油的需求。

许多学者研究了石墨烯润滑油添加剂的摩擦磨损性能。Wu等[5]在常温下(22~24 ℃)使用四球磨损试验机,针对Si3N4-GCr15、GCr15-GCr15两种配对副,研究了四层石墨烯加入到4010航空润滑油(4010AL)的摩擦学性能,结果表明,在4010AL中加入少层石墨烯即可明显提高配对副的减摩性能和耐磨性。Eswaraiah等[6]通过四球磨损试验机,研究了石墨烯在基础油中的减摩耐磨性能,结果发现,当石墨烯浓度为0.025 mg/mL时,摩擦系数降低了80%,磨痕直径减小33%。佟钰等[7]使用四球磨损试验机,发现石墨烯浓度为0.025 mg/mL时,改性润滑油的摩擦系数降低74.78%,磨斑尺寸减小28.33%。Senatore等[8]使用球盘试验机,研究了边界润滑、混合润滑以及弹性流体动压润滑等多种条件下氧化石墨烯纳米片的润滑性能,发现其在矿物油中具有良好的减摩和抗磨性能,这可能是由于其极薄的片层结构提供了较低的剪切应力,减少了金属界面之间的相互作用。……

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