332 / 2020-10-14 14:08:41

不同氧化程度的Nb2C纳米片层材料在作为水润滑添加剂时呈现出极佳的摩擦学性能

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以原始手风琴状的Nb₂C粉末作为原料，通过简单的超声和磁力搅拌处理，我们成功制备得到了二维片层的Nb₂C粉体。为了进一步研究其水润滑性能，解决常见的氧化问题，我们对Nb₂C纳米片的氧化程度进行了调控，同时使其可以在去离子水中长期稳定分散。利用SEM、TEM、SPM、XRD、Raman和XPS等实验对不同氧化程度的Nb₂C纳米片的结构、形貌以及分散性进行了表征。同时，通过UMT-3摩擦试验机对不同氧化程度的Nb₂C作为水润滑添加剂时表现出的摩擦学行为进行了探究。采用三维激光共聚焦显微镜对316钢摩擦副的表面所形成的磨痕进行了测量。摩擦学结果表明，具有Nb₂C/Nb₂O₅/C复合结构的适度氧化Nb₂C纳米片作为水润滑添加剂时，润滑液具有良好的摩擦学性能，且与纯水相比，摩擦系数降低了90.3%，磨损率降低了73.1%。结合TEM和拉曼光谱，其摩擦机理可以解释为：氧化产物Nb₂O₅纳米颗粒对磨损区域起到了填充作用，而层状的Nb₂C和C，则吸附在摩擦副表面形成了润滑保护膜，两者的协同作用造就了其优异的润滑性能。