高銅碳刷組分對其組織及性能的影響.pdf

1、本論文研究了合金元素Pb、Sn，石墨含量對高銅碳刷的組織、基本性能（體積密度、致密度、硬度強度、導電性）及磨損性能的影響，分析了碳刷的磨損機理，同時研究了摩擦副上的缺陷對高銅碳刷磨損性能的影響。
　　對不同組分的碳刷進行了金相組織觀察、掃描電鏡觀察、EDS能譜分析及XRD圖譜分析，研究了合金元素及石墨含量對碳刷組織的影響。結(jié)果表明:Cu與石墨之間是簡單的機械結(jié)合，二者之間不發(fā)生化學反應，石墨以團絮狀分布在銅基體的周圍，使銅呈網(wǎng)狀分

2、布，割裂了銅基體的連續(xù)性;Pb、Sn元素不改變Cu與石墨的結(jié)合狀態(tài)，Pb、Sn部分以氧化物的形態(tài)存在于碳刷中。
　　對不同組分的碳刷進行了密度測試、比表面積測試、硬度測試、壓潰強度測試、電阻率測試。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn):Pb的添加增加了碳刷的密度及致密度，加Pb碳刷的密度為5.374 g/cm3，比表面積為0.137 m2/g，致密性最好，但大幅降低了碳刷的強度硬度、導電性及磨損性能;Sn的添加降低了碳刷的導電性，大幅增加了碳刷的強度和硬度

3、，加Sn碳刷的硬度、壓潰強度分別為54.07 HBW、34.5 MPa;石墨含量的增加導致碳刷的性能隨之下降，石墨含量為15wt.％的導電性最好，體積電阻率為1.32×10-7Ω·m。
　　對不同組分的碳刷進行了非載流磨損實驗測試。結(jié)果表明:非載流磨損實驗條件下，加Pb碳刷的摩擦系數(shù)最小，磨損性能最差，加Sn碳刷在短期內(nèi)耐磨性表現(xiàn)出一定的優(yōu)勢，由于石墨的潤滑作用，石墨含量的增加同時降低了摩擦系數(shù)和磨損量;非載流磨損試驗中，石墨含量

4、為15wt.％的碳刷60 min的磨損時長內(nèi)，耐磨性最好，碳刷的磨損機制是以粘著磨損為主，伴隨著磨粒磨損和剝層磨損。60 min磨損時長內(nèi)，摩擦副的缺陷降低了摩擦系數(shù)，增加了碳刷的磨損量;10 min磨損時長內(nèi)，缺陷數(shù)目越多，材料的摩擦系數(shù)越大，材料越不耐磨;材料的磨損機制不因缺陷的存在和增多而改變。
　　研究了不同組分碳刷的載流磨損性能和磨損機理，結(jié)果表明:30min的磨損時長內(nèi)，加Pb碳刷的磨損量最大，為0.645 cm3，加