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题名铜基底/石墨烯涂层束缚减摩机制
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作者
冉迪
郑鹏
苑泽伟
王宁
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机构
沈阳工业大学机械工程学院
沈阳城市建设学院机械工程学院
沈阳工业大学工程实训中心
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出处
《表面技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第5期61-70,共10页
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基金
国家自然科学基金(52275455,52005345)
辽宁省教育厅科学研究经费项目(LJGD2020003,LJKZ0160)。
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文摘
目的 探究石墨烯涂层对单晶铜基底摩擦特性的影响,揭示石墨烯涂层的微观减摩和基底强化机制。方法 基于AIREBO、EAM、Lennard-Jones混合势函数和Verlet算法,采用分子动力学法对铜基底/石墨烯涂层(Cu/Gr)和铜基底(Cu)的摩擦行为展开研究,结合基底位错、承载直径、划切圆角、划切刃角的变化规律,分析石墨烯涂层对法向力和摩擦力的影响。结果 在纳米压痕中,石墨烯涂层使基底压入边缘处产生了划切圆角,当压入深度为3.0 nm时,基底承载直径由4.6 nm增至8.2 nm,法向承载力由62.63 nN提高至514.32 nN;在摩擦过程中,石墨烯涂层抑制了基底表面的犁沟效应,使位错密度由0.06 nm^(-2)提升至0.15 nm^(-2);当压入深度相同时,石墨烯涂层使基底具有更小、更稳定的摩擦因数,最终使摩擦因数降低了61.43%~77.81%;当下压力为150 nN时,石墨烯涂层使划切刃角由90°降至32°,摩擦力由75.72 nN降至21.51 nN。当Cu/Gr基底上的划切刃角由32°降至17°时,摩擦力由21.51 nN降至9.08 nN。结论 石墨烯涂层的束缚机制增大了基底表面的承载直径,增大了基底内的位错密度,进而提高了法向承载能力。石墨烯涂层的束缚机制降低了划切刃角,降低了摩擦力,提升了基底的摩擦性能。
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关键词
铜基底
石墨烯涂层
减摩机制
摩擦特性
分子动力学
位错密度
承载直径
划切刃角
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Keywords
copper substrate
graphene coating
friction reduction mechanism
friction characteristics
molecular dynamics
dislocation density
bearing diameter
scratching edge angle
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分类号
TH164
[机械工程—机械制造及自动化]
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