基于SiN晶须/石墨烯协同减摩的SiN陶瓷摩擦学性能研究

作     者：陈飞 尹延经 孙小波 闫柯 洪军 

作者机构：西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室 洛阳轴承研究所有限公司 

出 版 物：《轴承》 (Bearing)

年 卷 期：2024年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(低温轴承新型分离式保持架抗冲击性能研究 xzy012024026) 

主　　题：石墨烯 晶须 氮化硅陶瓷 摩擦系数 磨损率 

摘      要：面向航空航天轴承对润滑的需求，提出了基于Si3N4晶须(β-Si3N4whisker， β-Si3N4w)、多层石墨烯（Multilayer graphene， MLG）减摩的Si3N4陶瓷轴承材料技术，并利用放电等离子烧结技术制备了MLG/β-Si3N4w含量为1 wt%的Si3N4陶瓷。基于球-盘摩擦磨损实验机对其开展了5～20 N载荷及20～200 mm/s线速度下的摩擦学性能实验。结果表明在5～20 N载荷下，试样干滑动摩擦系数（Coefficient of friction， COF）达到0.044～0.048。在50～200 mm/s线速度下，试样干滑动COF有所增加，约为0.27～0.30。载荷和线速度对磨损率有显著影响，其中磨损率随着载荷增加而减小，比传统Si3N4陶瓷磨损率低了近33%～62.40%，而线速度对磨损率影响规律不明显。分析认为，MLG润滑膜、MLG/β-Si3N4w对基体硬度的改善及氧化物的作用是COF降低以及耐磨性提高的主要原因。通过上述研究能够为Si3N4陶瓷轴承自润滑性能设计及优化提供一定的指导。