石墨的摩擦與磨損特性

.石墨的摩擦與磨損特性
由于石墨的晶體結構存在各向異性，因而導致了石墨晶體的機械性能也具有
顯著的方向性，在不同方向上表現出不同的機械性能和摩擦學特性：石墨晶體的
(001)基面具有顯著的滑移系，使石墨形成了很好的潤滑性；石墨晶體相鄰基面
間碳原子的結合力要比相同基面內碳原子間的結合力小一百多倍Il3】；在單晶石墨
晶體上0．1N的載荷下測量的硬度值約為4．8×107 N／m2，大約是基面方向剪切強
度的50倍114】；石墨晶體的棱面在低載荷下(<40rag)作用下的摩擦因數可高達
0．3，垂直于石墨棱面的摩擦因數約為基面之間摩擦因數的30倍fl”。因此，石墨
是一種既有潤滑性又具有高磨蝕性的材料。
石墨與金屬摩擦過程中，石墨晶體發生層間解理分離出的碎斷石墨鱗片容易
粘附在對磨金屬表面上而形成薄層轉移膜。由于石墨為層狀晶體結構，石墨晶體
表面由解理面和棱面構成，解理面是一個低粘附力的低能量表面，棱面雖然活性
較高，但它在大氣中可與水和氧氣作用形成有不同含氧基團的表面，因此石墨轉
移膜表現出低摩擦行為116]。當轉移膜完全形成后，石墨與金屬之間的對磨過程就
變成了石墨與石墨之間的摩擦，摩擦因數將顯著降低，對磨金屬的磨損速度也逐
漸降低至恒定值。