新型銅基二硒化鈮固體自潤滑復(fù)合材料的制備及摩擦性能研究.pdf

1、作為典型的滑動電接觸材料，銅-石墨和銅-石墨-MoS2復(fù)合材料以其優(yōu)異的導(dǎo)電性和摩擦學(xué)性能被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電氣、航空航天等領(lǐng)域。但銅-石墨和銅-石墨-MoS2存在如下問題:MoS2電阻率高，導(dǎo)電性能差;石墨雖然導(dǎo)電性能好，但在真空環(huán)境中磨損嚴(yán)重。隨著科技發(fā)展對銅基復(fù)合材料性能要求的不斷提高，傳統(tǒng)的銅-石墨和銅-石墨-MoS2復(fù)合材料已越來越不能滿足使用要求。NbSe2具有和MoS2類似的晶體結(jié)構(gòu)和摩擦學(xué)特性，而電阻率僅為10-4Ω·c

2、m，比MoS2低六個數(shù)量級，比石墨低一個數(shù)量級，在真空、低溫等特殊工況下也有應(yīng)用。NbSe2的這些特性為制備更高性能的銅基復(fù)合材料提供了新的研究方向。
　　 本課題采用固相法制備了片層狀NbSe2粉末，以化學(xué)鍍的方法對片層狀NbSe2和碳納米管粉末進(jìn)行鍍銅處理。以XRD、SEM、EDS及TEM分析了樣品中的相成分、微觀形貌。以粉末冶金的方法制備了銅-NbSe2及銅-NbSe2-CNTs自潤滑復(fù)合材料。研究了NbSe2表面鍍銅及碳

3、納米管的添加對銅-NbSe2自潤滑復(fù)合材料物理、機(jī)械及摩擦學(xué)性能的影響。
　　 研究結(jié)果表明，固相反應(yīng)法可制備出具有較高純度和良好結(jié)晶性的片層狀NbSe2;通過化學(xué)鍍的方法對片層狀NbSe2及CNTs進(jìn)行鍍銅處理，可在其表面沉積一層致密的鍍銅層而不引入其他雜相;銅-NbSe2復(fù)合材料中，隨著NbSe2質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高，材料的密度、抗彎強(qiáng)度逐漸降低，硬度、電阻率逐漸升高。同時，加入相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的NbSez時，加入鍍銅NbSe2顆粒比

4、加入普通NbSe2顆粒的復(fù)合材料具有更高的密度、抗彎強(qiáng)度、硬度和更低的電阻率。
　　 純銅中加入NbSe2和鍍銅NbSe2均可顯著降低材料的摩擦系數(shù)，當(dāng)鍍銅NbSe2含量為15wt％時，復(fù)合材料的摩擦系數(shù)達(dá)到最低;復(fù)合材料磨損率隨NbSe2含量的增加逐漸降低，NbSe2含量至20wt％時，磨損率趨于穩(wěn)定。NbSe2表面鍍銅提高了NbSe2與基體間的結(jié)合強(qiáng)度，改善了固體潤滑膜與基體的黏附性能;同時，顆粒鍍銅提高了復(fù)合材料的強(qiáng)度，使