顆粒特征參量對銅基復合材料載流摩擦磨損性能的影響.pdf

1、分癸號UDC密級學號09110029″脇″ノよイ博士學位沿文類粒特征參量対銅基夏合材料載流摩擦磨損性能的影駒國秀花學科「1美:學科名稱:指早教帰:材料加工工程工學_梁淑年_教授申清日期:2015年11月摘要I論文題目：論文題目：顆粒特征參量對銅基復合材顆粒特征參量對銅基復合材料載流摩擦磨損載流摩擦磨損性能性能的影響的影響學科專業(yè)：材料學科專業(yè)：材料加工工程加工工程研究生：生：國秀花國秀花簽名：名：指導教師：指導教師：梁淑華梁淑華教授教授

2、簽名：名：宋克興宋克興教授教授簽名：名：摘要顆粒增強銅基復合材料在保持銅基體高的導電性和導熱性的同時，不僅具有優(yōu)越的室溫強度和硬度，而且具有良好的高溫性能，因此在軌道運輸弓網(wǎng)系統(tǒng)及各種電機勵磁系統(tǒng)的接觸導電體、高壓動靜觸頭開關、電磁炮軌道、微電子及電氣控制等載流摩擦磨損領域得到廣泛的應用。本文針對載流摩擦條件下典型摩擦副材料苛刻的服役環(huán)境，設計并制備了具有不同特征參量的顆粒增強銅基復合材料。采用光學顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM

3、)、透射電子顯微鏡(TEM)和三維形貌儀等手段分析表征了具有不同特征參量的顆粒增強銅基復合材料的組織，并對力學性能、導電率以及載流摩擦磨損和耐電弧侵蝕進行了測試，重點研究了顆粒特征參量和服役參量對銅基復合材料載流摩擦磨損性能的影響規(guī)律及摩擦磨損機制。通過以上研究可得到以下結論：(1)當顆粒粒徑為50200nm時，體積分數(shù)為2.0%2.5%時，銅基復合材料組織致密、增強相分布均勻，因此銅基復合材料具有優(yōu)異的載流摩擦磨損性能。50nmAl2

4、O3顆粒增強的銅基復合材料的磨損率為0.033mgm，比13nmAl2O3顆粒增強的銅基復合材料磨損率下降了79%，而500nmAl2O3顆粒增強的銅基復合材料磨損率為0.12mgm，比50nmAl2O3顆粒增強的銅基復合材料磨損率增加了三倍。對于1.0vol.%MgO、2.5vol.%MgO和3.0vol.%MgO增強的銅基復合材料，2.5vol.%MgOCu復合材料載流摩擦磨損后磨損表面最為平整，具有較高的載流摩擦磨損性能。(2)隨

5、著電流密度的增大，銅基復合材料摩擦系數(shù)和磨損率呈線性增加。隨著摩擦速度或載荷的增大，銅基復合材料磨損率增加，而摩擦系數(shù)降低。無載流摩擦條件下，0.5vol.%Al2O3Cu復合材料磨損表面出現(xiàn)少量的機械摩擦痕，在縱切面上未發(fā)現(xiàn)塑性變形。在大電流密度下，銅基復合材料載流摩擦磨損機制以粘著磨損為主，同時伴有電弧侵蝕，縱切面塑性變形層加厚。當摩擦速度或載荷較小時，銷試樣縱切面塑性變形層不明顯。在較大加載載荷或摩擦速度下，0.5vol.%Al2