石墨的摩擦与磨损特性

.石墨的摩擦与磨损特性
由于石墨的晶体结构存在各向异性，因而导致了石墨晶体的机械性能也具有
显著的方向性，在不同方向上表现出不同的机械性能和摩擦学特性：石墨晶体的
(001)基面具有显著的滑移系，使石墨形成了很好的润滑性；石墨晶体相邻基面
间碳原子的结合力要比相同基面内碳原子间的结合力小一百多倍Il3】；在单晶石墨
晶体上0．1N的载荷下测量的硬度值约为4．8×107 N／m2，大约是基面方向剪切强
度的50倍114】；石墨晶体的棱面在低载荷下(<40rag)作用下的摩擦因数可高达
0．3，垂直于石墨棱面的摩擦因数约为基面之间摩擦因数的30倍fl”。因此，石墨
是一种既有润滑性又具有高磨蚀性的材料。
石墨与金属摩擦过程中，石墨晶体发生层间解理分离出的碎断石墨鳞片容易
粘附在对磨金属表面上而形成薄层转移膜。由于石墨为层状晶体结构，石墨晶体
表面由解理面和棱面构成，解理面是一个低粘附力的低能量表面，棱面虽然活性
较高，但它在大气中可与水和氧气作用形成有不同含氧基团的表面，因此石墨转
移膜表现出低摩擦行为116]。当转移膜完全形成后，石墨与金属之间的对磨过程就
变成了石墨与石墨之间的摩擦，摩擦因数将显著降低，对磨金属的磨损速度也逐
渐降低至恒定值。