基于Si3N4晶须/石墨烯协同减摩的Si3N4陶瓷摩擦学性能研究

本文针对航空航天轴承对润滑的需求，提出了一种基于Si3N4晶须（β-Si3N4w）和多层石墨烯（MLG）协同减摩的Si3N4陶瓷轴承材料技术。通过放电等离子烧结技术制备了MLG和β-Si3N4w质量分数各为1%的Si3N4陶瓷试样，并进行了摩擦学性能测试。结果表明，在20 mm/s线速度和5 ~ 20 N载荷下，试样的干滑动摩擦系数低至0.044 ~ 0.048；在10 N载荷和50 ~ 200 mm/s线速度下，摩擦系数略有增加，约为0.27 ~ 0.30。磨损率随载荷增加而减小，比传统Si3N4陶瓷磨损率减小了33.0% ~ 62.4%。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摩擦系数降低和耐磨性提高的主要原因。