我中心研究生刘炜程(第一作者)和王志文老师(通讯作者)与郑宏宇教授(通讯作者)在Journal of Materials Research and Technology期刊上发表了题为“Simultaneous laser in-situ generation of grapheneand micro-textures on ductile iron and their effectson tribological properties”的论文。
本文提出了一种在球墨铸铁材料上高效制备微织构阵列的方法,同时诱导产生石墨烯。本文针对球墨铸铁本身的特点,通过简单的激光扫描,即可在球墨铸铁表面制备大小密度可控的微织构阵列。
通过改变调整激光功率密度,扫描速度,在表面制备了不同密度的微织构,并研究了其对材料表面摩擦学性能的影响,找到最优的微织构密度。
研究发现,微织构阵列可有效提高工件表面硬度,改善表面摩擦学性能。其中,20%面积密度,平均直径为36μm的微织构(ST-3)可减小20%摩擦系以及70%的体积磨损率。
图1. 激光微织构加工方法。a:逐点烧蚀;b: 并行连续加工
图2. 不同扫描速度下的光学显微镜图(a)1m/s (ST-1) (b) 1.5m/s (ST-2) (c) 2m/s (ST-3) (d) 2.5m/s (ST-4)
图3. 微坑内部拉曼光谱测试
图4. 不同面积密度的纹理的摩擦系数和平均摩擦系数的比较: (a)摩擦系数曲线;(b)稳定曲线阶段的平均摩擦系数
图5. 不同样品的磨损率对比图