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不同尺寸的黑磷纳米片作为水基润滑添加剂在钢/钛合金接触下的摩擦学行为研究

钛合金具有密度小、比强度高、耐腐蚀性好等优异性能，被广泛应用于航空、航天、能源等许多领域。然而，钛合金由于具有导热系数低、高温化学活性高和弹性模量小等特性，在切削加工过程中常出现工件与刀具粘连现象，导致刀具磨损严重、加工后的工件表面质量较差、加工成本高等一系列问题，这些限制了钛合金的在一些相关行业的广泛应用。而润滑是解决钛合金加工的主要方法，但由于钛合金独特的摩擦学特性，导致传统塑性加工润滑液不能对钛合金产生高效润滑。因此，发展一种具有优异性能的润滑新材料和新方法是实现钛合金高效加工的关键。近年来，水基润滑剂因其稳定的化学性能、高压、耐磨性能和良好的冷却能力而得到广泛应用。提高水基润滑剂的润滑性能的最有效的方法是在水中添加纳米添加剂。鉴于此，通过简单的超声办法制备出3种不同尺寸的黑磷纳米片作为水基润滑添加剂。这种润滑剂有良好的润滑性能。采用扫描电镜、三维白光、拉曼光谱、X射线光电子能谱仪解释了不同尺寸的黑磷纳米片作为水基润滑添加剂的润滑机理。其润滑机理可归因于大尺寸的黑磷纳米片主要依靠自身的层间剪切作用来降低摩擦和磨损，小尺寸的黑磷量子点可归因于修复与滚珠轴承的作用来降低摩擦和磨损。同时小尺寸的黑磷量子点产生的连续的吸附膜与钛合金表面上的化学反应膜也是降低摩擦磨损的关键。不同尺寸的黑磷纳米片水基润滑添加剂的研究可以为钛合金加工提供理论支撑。