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本课题采用粉末冶金法制备了银基自润滑复合材料。研究了载荷和速度对于Ag-20vol.%G和Ag-20vol.% MoS2在常温大气中摩擦磨损性能的影响;比较了Ag-20vol.%G和Ag-20vol.% MoS2两种单润滑剂复合材料与Ag-MoS2-G双润滑剂复合材料在大气和真空环境中的环境自适应能力;分析了成分对于Ag-MoS2-G自润滑复合材料的环境自适应能力的影响;研究了Ag-15vol.% MoS2-5vol.%G在真空、不同气氛、不同温度和与不同材料对磨时的摩擦磨损性能及自润滑机理;研究了石墨烯和碳纳米管对银基自润滑复合材料在常温、高温和高速高载荷下的摩擦磨损性能的影响。实验发现: 随着载荷的增加,Ag-20vol.%G的摩擦系数逐渐下降,磨损率没有明显变化。Ag-20vol.% MoS2复合材料的摩擦系数随载荷增大逐渐降低,磨损率逐渐升高。随着滑动速度增大,Ag-20vol.%G的摩擦系数逐渐降低,磨损率略微升高,Ag-20vol.%MoS2的摩擦系数和磨损率都是先降低后升高。 Ag-20vol.%G自润滑复合材料在大气环境下具有优异的自润滑性能,在真空中摩擦磨损性能极差,是由于真空中缺少水蒸气等气氛辅助介质的作用。Ag-20vol.%MoS2自润滑复合材料在大气环境中的自润滑性能不如Ag-20vol.%G,摩擦系数和磨损率都相对较高,主要是因为二硫化钼在大气环境中在摩擦热的作用下会与氧气和水汽发生反应,生成三氧化钼,影响自润滑性能;真空条件下,Ag-20vol.%MoS2具有良好的自润滑性能。单润滑剂复合材料对大气、真空两种环境的自适应能力差。 研究了Ag-5vol.% MoS2-15vol.% G, Ag-10vol.% MoS2-10 vol.% G, Ag-15vol.%MoS2-5vol.% G三种双润滑剂自润滑复合材料的摩擦磨损性能,发现随着二硫化钼体积比的增加,复合材料在真空和大气中的摩擦学行为差距先缩小后加大。Ag-15vol.% MoS2-5vol.%G复合材料在大气和真空中的摩擦系数和磨损率相当,分别保持在0.14和5×10-6 mm3/Nm附近,且此成分复合材料具有良好的大气-真空自适应能力。 Ag-15vol.% MoS2-5vol.%G在与黄铜组成摩擦副时,不论是在大气环境还是在真空环境中,其摩擦系数和磨损率都远大于选用淬火低温回火45钢作为对磨材料。气氛当中氧气含量升高时,Ag-15vol.% MoS2-5vol.%G中二硫化钼氧化严重,引起复合材料的摩擦系数和磨损率升高。随着温度的升高,Ag-15vol.% MoS2-5vol.%G的摩擦系数先升高后下降,磨损率持续升高。不同温度下,材料具有不同的自润滑机理。200℃时,银扩散至摩擦界面,与二硫化钼和石墨一起起到固体润滑作用。400℃时,由于凝结气体的缺失和氧化,石墨失去润滑作用。二硫化钼大量氧化形成三氧化钼,剩余的二硫化钼在摩擦面上形成岛状润滑膜。银发生严重软化,致使摩擦副间发生粘着,导致大的摩擦系数和磨损率。600℃时,由于摩擦界面上的银接近于其熔点,形成了近液体的自润滑效果。此外,Ag2Mo2O7和Ag2Mo4O13这两种高温润滑剂的形成也有利于提高600℃时银基自润滑复合材料的减摩性能。 室温条件下,石墨烯和碳纳米管的加入使银-石墨自润滑复合材料耐磨性能大大提高,减摩性能下降。高温条件下,Ag-0.4wt% Graphene-4.6wt%G的摩擦系数较高,减摩性能比Ag-0.4wt% CNTs-4.6wt%G略差。两种复合材料在高温时的耐磨性能良好,磨损率很小。随着温度的升高,Ag-0.4wt% Graphene-4.6wt%G和Ag-0.4wt% CNTs-4.6wt%G的摩擦系数逐渐下降。载荷≤700N时,Ag-0.4wt%Graphene-4.6wt%G和Ag-0.4wt% CNTs-4.6wt%G对载荷和速度的变化都不十分敏感,且减摩性能都很好,摩擦系数始终在0.1附近。载荷>700N时,随着载荷的加大,复合材料的摩擦系数稍稍降低。高速高载荷条件下,Ag-0.4wt% Graphene-4.6wt%G的耐磨性能优于Ag-0.4wt% CNTs-4.6wt%G。