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在船舶动力装置工作过程中不可避免的面临着摩擦磨损所带来的问题,通过使用含有合适添加剂的润滑油可以减少摩擦磨损。基于此,本文以“等离子体辅助球磨制备石墨烯负载金属复合材料”为主要研究内容,运用SEM、TEM、XRD、Raman和FT-IR等实验表征方法,研究等离子体辅助球磨时间、金属Cu粉的添加量、不同莫氏硬度的金属Cu粉和Sn粉等因素对制备石墨烯负载金属复合材料的影响机制;测试PM5h-0.05Cu/Gns和PM10h-0.05Cu/Gns复合材料作为润滑油添加剂的摩擦学性能。分别以摩尔比为0.05:1、0.2:1和0.8:1的Cu粉和膨胀石墨为原材料,油酸为修饰剂,经过PM5h和PM10h后,制备6组Cu/Gns复合材料。试验结果表明,膨胀石墨被粉碎并剥离为石墨烯;在保持摩尔比不变的条件下,随着球磨时间的延长,石墨烯的层数逐渐减小、有序化度逐渐减弱。随着摩尔比的提高,膨胀石墨剥离加速,但同时也加剧了石墨烯的无序度。在等离子体辅助球磨独特的“粉碎-热爆-冷凝”机理作用下,Cu粉被细化并负载于石墨烯,形成球形Cu/Gns复合材料。随着球磨时间由5h增加到10h,Cu粉晶粒尺寸逐渐减小,晶格畸变逐渐增加。不同于其它组分,当Cu粉和膨胀石墨的摩尔比为0.05:1时,球磨5h后获得不规则形态的Cu/Gns复合材料。以摩尔比为0.8:1的Sn粉和膨胀石墨为原材料,油酸为修饰剂,经过PM5h和PM10h,制备了2组Sn/Gns复合材料。试验结果表明,石墨烯包覆大量球形Sn粉,这是由于Sn粉的莫氏硬度低、“热爆”效应极强,对膨胀石墨的剥离作用以Sn粉的“热爆”飞溅冲击为主;随着PM5h增加到PM10h,Sn粉发生重结晶和长大现象,使得Sn粉的晶粒尺寸先减小后增大,晶格畸变则是先增大后减小。相比于Cu粉,Sn粉的助磨效率下降,在相同球磨时间内,Sn/Gns比Cu/Gns复合材料的石墨烯层数更多。通过FT-IR测试,发现经过PM10h后,大量含-CH2-长烷烃被接枝到Cu/Gns和Sn/Gns样品表面,将样品改性为非极性结构,进而使其形成亲油疏水性。这有效地阻止了粉体的团聚,也大大增强样品在润滑油中的分散稳定性。PM5h的Cu/Gns和Sn/Gns样品没有发现此现象。相较于基础油润滑时,当PM5h-R3209复合油润滑时,磨斑直径减小了7.6%,摩擦系数减小了0.6%、摩擦系数标准差降低了13.4%,滑动摩擦的稳定性得到一定的提升;PM10h-R3209复合油润滑时,磨斑直径减小了12.3%,摩擦系数减小了6.4%、摩擦系数标准差降低了62.3%,滑动摩擦的稳定性得到极大的提升。