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石墨烯/MoS2复合涂层多环境下的摩擦学性能

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摘要：粘结固体润滑涂层制备工艺简单，具有良好的摩擦磨损性能，其中MoS2涂层被广泛应用。但MoS2在高温下易氧化，重载、高速运转下易剥落，对潮湿环境比较敏感。石墨烯(GE)因具有独特的晶体结构、自润滑特性、高机械强度以及高化学稳定性，近年来成为摩擦学领域的研究热点。国内外关于石墨烯-环氧树脂复合材料的摩擦特性、力学性能研究较多，但多为单一润滑材料。若将两种或两种以上的固体润滑剂混合使用，充分发挥其协同润滑效应来提高固体润滑涂层的摩擦学性能。本文以MoS2作为润滑剂，石墨烯作为润滑添加剂，采用喷涂法制备了不同石墨烯含量的GE/MoS2复合涂层。利用HSR-2M型高速往复式摩擦磨损试验机测试了涂层在干摩擦及海水环境中的摩擦磨损性能，并分析了磨痕形貌及磨损机理。结果表明：添加适量石墨烯可明显改善MoS2涂层的摩擦磨损性能，且海水环境中涂层的摩擦系数、磨损率均低于干摩擦。随着石墨烯含量的增加，GE/MoS2复合涂层的摩擦系数和磨损量在干摩擦和海水环境下均呈现先下降后上升的趋势。当石墨烯的含量为0.8wt%时，摩擦磨损性能最优，相较MoS2涂层，0.8-GE/MoS2复合涂层干摩擦下摩擦因数和磨损量分别降低49.6%和43.1%，海水环境下分别降低42.9%和51.1%。干摩擦下MoS2涂层的磨损机理为疲劳磨损、粘着磨损和磨粒磨损，GE/MoS2复合涂层主要为磨粒磨损；而在海水环境下GE/MoS2复合涂层以磨粒磨损为主。