石墨烯和WS2_石墨烯纳米共混物作为润滑油添加剂的摩擦磨损行为研究

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1、国内图书分类号：TH117密级：公开国际图书分类号：531.43西南交通大学硕士研究生学位论文石墨烯和WS2/石墨烯纳米共混物作为润滑油添加剂的摩擦磨损行为研究年级二〇一三级姓名郑丹申请学位级别工学硕士专业机械设计及理论指导老师蔡振兵研究员二〇一八年五月ClassifiedIndex:TH117U.D.C:531.43SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisSTUDYOFTHETRIBOLOGYBEHAVIOROFGRAPHENENANOSHEETSANDWS2/GRAPHENENANOBLENDASLU

2、BRICATINGOILADDITIVESGrade:Master2013Candidate:ZhengDanAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:MechanicalEngineeringSupervisor:Prof.CaiZhen-bingMay2018西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关

3、数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密□，在年解密后适用本授权书；2．不保密□，使用本授权书。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导老师签名：日期：日期：西南交通大学硕士学位论文主要工作（贡献）声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：（1）制备并表征了3种不同织构表面（面积率22.1%、19.6%和44.2%）；制备了WS2纳米颗粒及WS2/石墨烯纳米共混物，并对其微观结构进行了表征；利用表面活性剂Span-80对3种纳米材料（石墨烯、WS2纳米颗粒和WS2/石墨烯纳米共混物）进行了

4、表面改性，并考察了它们在基础油中的分散稳定性。（2）评价了石墨烯作为润滑油添加剂的润滑性能。考察了石墨烯纳米添加剂对基础油润滑性能的改善效果，以及温度和浓度这两个重要因素对石墨烯作为润滑油添加剂的润滑性能的影响，并找到了石墨烯作为润滑油添加剂的最佳使用浓度和环境温度。（3）揭示了石墨烯纳米添加剂与表面织构的协同润滑效果。考察了石墨烯作为润滑油添加剂在不同织构表面的润滑性能，讨论了织构尺寸和排列方式等参数对该润滑性能的影响，并利用多种表征和分析手段，剖析了润滑机理。（4）研究了WS2/石墨烯纳米共混物作为润滑油添加剂的润滑行为。以石墨烯、WS2纳米颗粒和W

5、S2/石墨烯纳米共混物作为润滑油添加剂进行了对比实验研究，并利用多种表征和分析手段，剖析了润滑机理；还考察了WS2/石墨烯纳米共混物作为润滑油添加剂的最佳使用浓度。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：日期：西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要长期以来，大量的不可再生能源损耗和机械系统故障源于摩擦磨

6、损；控制或减小摩擦磨损的最有效方法是使用润滑剂；因此，润滑技术的进步将对人类社会的生产、生活带来巨大而深远的正面影响，本文认为这是不言自明的。石墨烯自问世以来，便展现出广阔的摩擦学应用前景。在润滑领域，目前有关石墨烯的研究主要集中在它的使用性能和润滑机理，而关于石墨烯与其它润滑要素的协同润滑的研究却鲜有报道。开展有关石墨烯的协同润滑的研究，不仅能够丰富石墨烯摩擦学的研究内容，也将为石墨烯在润滑领域的应用提供新的思路。近年来，结合微纳米技术和润滑技术，制备出同时具有减摩抗磨和修复功能的润滑剂，是当前润滑领域的研究热点。此外，表面织构能有效改善材料的摩擦学性

7、能，因此，结合表面织构技术和润滑技术，最大程度地发挥润滑要素的作用，也受到越来越多的关注和研究。本文针对上述两个研究热点，利用UMT-2多功能摩擦磨损试验机，采用球/面接触、钢/钢往复滑动摩擦副，就石墨烯作为润滑油添加剂在织构表面的摩擦磨损行为及WS2/石墨烯纳米共混物作为润滑油添加剂的摩擦磨损行为进行了实验研究；利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射仪（XRD）、傅立叶红外光谱仪（FT-IR）和拉曼光谱仪（Raman）等对不同纳米添加剂的微观结构进行了表征；利用2D形貌仪、3D形貌仪、光学显微镜（OM）、SEM、X射线能谱仪

8、（EDX）、Raman和X射线光电子能谱仪（XPS）等分析手段评价了摩擦磨损性能