碳纖維布增強(qiáng)C-Cu復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、傳統(tǒng)的C-Cu復(fù)合材料漸漸不能滿足高速發(fā)展的交通和現(xiàn)代工業(yè)日益苛刻的要求，碳纖維的加入可以較大提高復(fù)合材料的力學(xué)性能和耐磨性能。目前，熱壓燒結(jié)制備疊層形式碳纖維布增強(qiáng)C-Cu復(fù)合材料還尚無研究報(bào)道。本文通過電鍍法和熱壓燒結(jié)技術(shù)制備碳纖維布增強(qiáng)C-Cu復(fù)合材料，研究了熱壓工藝對(duì)材料組織及力學(xué)性能的影響規(guī)律，最后比較系統(tǒng)地探討了相關(guān)因素對(duì)摩擦磨損性能和磨損機(jī)理的影響。
　　 為改善碳布與銅之間的潤濕性，對(duì)碳纖維布進(jìn)行了表面電鍍銅處理

2、，并分析了其表面形貌，結(jié)果表明:當(dāng)電鍍時(shí)長為設(shè)計(jì)的1.5h時(shí)，碳纖維布的鍍銅效果比較好，隨電鍍時(shí)間的延長，鍍層組織晶粒變大，表面出現(xiàn)孔隙。
　　 通過分析復(fù)合材料的顯微組織和力學(xué)性能，可以得出:在1000℃和保溫0.5h時(shí)，熱壓制備的材料組織比較均勻，碳纖維和石墨均比較彌散地分布在銅基體中，燒結(jié)溫度過高或過低、保溫時(shí)間的延長都會(huì)影響材料的組織均勻性。隨燒結(jié)溫度升高，復(fù)合材料的密度、硬度、抗彎強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度均是先增大后減小，在10

3、00℃達(dá)到最大;在0.5h的基礎(chǔ)上增加保溫時(shí)間則使其力學(xué)性能削弱。在1000℃、0.5h時(shí)，復(fù)合材料的相對(duì)密度為96.8％，硬度為81HB，抗彎強(qiáng)度為109.9MPa，剪切強(qiáng)度為70MPa。
　　 進(jìn)行了復(fù)合材料與純銅環(huán)的環(huán)塊式滑動(dòng)干摩擦磨損試驗(yàn)。通過分析磨損表面形貌及物相組成，研究了各種影響因素下的摩擦磨損性能及機(jī)理。結(jié)果表明:摩擦取向平行于紋理方向時(shí)復(fù)合材料的耐磨性最好，以輕微的粘著磨損和磨粒磨損為主;隨燒結(jié)溫度升高，摩擦系

4、數(shù)和磨損速率都是先減小后增大，在1000℃達(dá)到最小值，而在0.5h基礎(chǔ)上增加保溫時(shí)間則使其摩擦系數(shù)和磨損速率增大;隨載荷的增大，摩擦系數(shù)和磨損量均增大，復(fù)合材料由輕微的粘著磨損變?yōu)閯兟淠p為主，同時(shí)伴有磨粒磨損和少量的氧化磨損;隨滑動(dòng)速度提高，摩擦系數(shù)增大，磨損速率則先降低后升高，磨損機(jī)制主要由輕微的粘著磨損變?yōu)橐詣兟淠p為主，同時(shí)伴有少量的氧化磨損;復(fù)合材料與銅環(huán)對(duì)磨的摩擦系數(shù)和磨損量要高于鋼環(huán)，前者主要是輕微的粘著磨損，后者則不易發(fā)