石墨烯/凹凸棒石复合润滑添加剂对缸套-活塞环润滑性能的影响

刘李繁星1a,1b，盛晨兴1a,1b，殷华兵1a,1c,2，周立伟3，吴铭定4，袁成清1a,1c（1.武汉理工大学，a. 水路交通控制全国重点实验室；b. 船海与能源动力工程学院；c. 交通与物流工程学院；2. 中远海运特种运输股份有限公司；3. 中国船级社广州分社；4. 北京长信万林科技有限公司）

摘要：船舶柴油机作为船舶的核心动力来源，其中的缸套- 活塞环作为重要摩擦副之一，保障其可靠性，而采用优质润滑添加剂是针对缸套- 活塞环磨损控制的有效方法之一。制备了不同类型的石墨烯/ 凹凸棒石（G-ATP）复合润滑添加剂，在不同试验工况下进行了缸套- 活塞环的摩擦学试验。结果表明：制备比例为4 ∶ 1 的G-ATP 复合添加剂材料表现出最佳的减摩抗磨效果，在高速重载工况下平均摩擦系数降低了25.40%，磨损质量降低了70.91%，平均磨痕深度降低了71.78%。同时缸套试样表面粗糙度也得到改善，表面均方根偏差Sq 值降低了61.60%，谷区液体滞留指数Svi 值提升了44.57%。G-ATP 复合添加剂材料的协同润滑能够显著提升缸套- 活塞环的摩擦学性能，凹凸棒石作为石墨烯的负载单元能增强石墨烯的层间滑动，减少摩擦副之间的接触面积并形成优质的摩擦保护膜，使摩擦副接触形式由金属-金属接触转为氧化膜- 氧化膜，降低摩擦系数，同时剥落的凹凸棒石能沉积缸套试样磨损表面产生填充自修复作用并抛光表面，减少磨损。该研究结果为利用G-ATP 复合添加剂抑制船舶柴油机缸套- 活塞环磨损提供了一种方法。

关键词：复合添加剂;石墨烯;缸套- 活塞环;摩擦磨损;润滑性能