層狀石墨-銅復(fù)合材料的制備及摩擦學(xué)行為研究.pdf

1、石墨-銅復(fù)合材料以其優(yōu)良的摩擦學(xué)特性，以及導(dǎo)電、導(dǎo)熱、抗氧化、耐腐蝕等性能得到廣泛應(yīng)用。但銅和石墨性質(zhì)差別巨大，在1100℃時(shí)潤(rùn)濕角仍高達(dá)140°，通常情況下不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、又互不相溶，采用機(jī)械混合、粉末冶金使銅與石墨結(jié)合后，材料內(nèi)部孔隙較多，嚴(yán)重影響了材料強(qiáng)度和摩擦磨損等性能。高性能石墨-銅復(fù)合材料研究與開(kāi)發(fā)，是解決特殊工況條件下電接觸材料摩擦磨損問(wèn)題的關(guān)鍵，本文采用電鍍法制備層狀石墨-銅復(fù)合材料，并研究其在不同工況條件下的摩擦磨損行

2、為及機(jī)理，探索復(fù)合材料減摩耐磨的規(guī)律，為研發(fā)新型石墨-銅復(fù)合材料提供理論依據(jù)和技術(shù)支持，具有十分重要意義。
　　 電鍍前，首先對(duì)石墨進(jìn)行真空脫硫及擴(kuò)孔處理。擴(kuò)孔直徑0.3mm，孔距5mm。電鍍法采用恒流電鍍，電流大小10A，電流密度7A/dm2，采用酸性溶液電鍍，其中硫酸(H2SO4)含量35g/L，硫酸銅(CuSO4·5H2O)的濃度為100g/L。電鍍后采用真空烘烤和還原處理。脫氧完成后，爐冷至室溫，人工裁剪和疊層成毛坯。毛

3、坯經(jīng)熱等靜壓(HIP)：800℃×70 MPa×3 h燒結(jié)成型，得到層狀石墨-銅復(fù)合材料。光學(xué)顯微分析顯示：復(fù)合材料組織均勻致密，銅與石墨間的界面良好，無(wú)開(kāi)裂現(xiàn)象，銅以三維網(wǎng)狀形態(tài)分布。
　　 采用定量分析法，測(cè)定出復(fù)合材料中銅的體積分?jǐn)?shù)。隨著銅含量的升高，復(fù)合材料密度、沖擊韌性、抗彎強(qiáng)度、布氏硬度升高。當(dāng)銅體積分?jǐn)?shù)達(dá)52％時(shí)，復(fù)合材料密度達(dá)5.159g/cm3；沖擊韌性11.5J/cm2；抗彎強(qiáng)度53.72MPa；布氏硬度14

4、.31HB。
　　 開(kāi)展了不同工況條件下復(fù)合材料的環(huán)塊式磨損試驗(yàn)研究，通過(guò)微觀分析手段對(duì)磨痕表面形貌，以及磨損顆粒形貌進(jìn)行分析研究，初步探討了復(fù)合材料摩擦磨損性能及機(jī)理。結(jié)果表明，摩擦取向與紋理垂直時(shí)復(fù)合材料的綜合磨損性能最佳，復(fù)合材料的磨損率隨銅體積含量、載荷、滑動(dòng)速度的增加而增加，摩擦系數(shù)隨著石墨含量、載荷、滑動(dòng)速度的增加而減小。各種工況下，復(fù)合材料的磨損形式主要是磨粒磨損，隨著載荷、銅含量、滑動(dòng)速度的增加，粘著磨損及氧化磨