SiC和石墨混雜增強(qiáng)銅基復(fù)合材料的制備及磨損性能的研究.pdf

1、隨著機(jī)械、電子、航空航天等工業(yè)的快速發(fā)展以及電子封裝化的不斷推進(jìn),很多環(huán)境下要求相應(yīng)的材料不僅具有良好導(dǎo)電率、導(dǎo)熱性、彈性和韌性,而且應(yīng)具備優(yōu)良的機(jī)械性能和較好的耐磨性能。近年來(lái)在非連續(xù)增強(qiáng)銅基復(fù)合材料領(lǐng)域的開發(fā)研究日趨活躍,成為功能材料研究新的熱點(diǎn)之一。顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料是將高強(qiáng)度、高硬度、高模量、高溫穩(wěn)定性好的SiC陶瓷顆粒和石墨顆粒添加到銅基體中,賦予了材料較好的力學(xué)性能和良好摩擦磨損性能,在電接觸材料、電刷材料、耐磨片、以及噴

2、嘴材料等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。
　　本文以SiC和石墨為增強(qiáng)顆粒,以純銅粉為原料,采用粉末冶金方法制備顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料,較為系統(tǒng)分析了制備過(guò)程中的顆粒級(jí)配、燒結(jié)工藝參數(shù)等因素對(duì)顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料組織和性能的影響;運(yùn)用HT-1000型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)對(duì)銅基復(fù)合材料摩擦磨損性能進(jìn)行了測(cè)試,研究了不同載荷對(duì)銅基復(fù)合材料摩擦系數(shù)和磨損率的影響,采NSEM和EDS對(duì)銅基復(fù)合材料的磨損形貌進(jìn)行觀察和分析,討論不同顆粒級(jí)配條件下銅基復(fù)合材

3、料的耐磨機(jī)制,研究其耐磨損機(jī)理。本文的主要研究結(jié)論如下:
　　(1)采用粉末冶金方法制備銅基復(fù)合材料的最佳工藝為,機(jī)械式混粉12h,壓制壓力為400Mpa,保壓時(shí)間為3min,采用階梯式升溫方式,在300℃和600℃下各保溫30min,燒結(jié)溫度為920℃,保溫時(shí)間為1h,升溫速率為lO℃/min。
　　(2)制備的SiC和石墨顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料宏觀組織中,SiC和石墨顆粒較為均勻的分散于銅基體中,沒(méi)有產(chǎn)生明顯的顆粒團(tuán)聚現(xiàn)象

4、,復(fù)合層中的增強(qiáng)顆粒與基體界面結(jié)合良好。
　　(3)增強(qiáng)相SiC顆粒加入銅基體中明顯提高了復(fù)合材料的硬度,并隨著siC含量的增加銅基復(fù)合材料硬度逐漸增強(qiáng);石墨顆粒的加入則降低了銅基復(fù)合材料的硬度;銅基復(fù)合材料的導(dǎo)電率隨著SiC粒徑的增大導(dǎo)電率逐漸增強(qiáng),但隨著SiC和石墨顆粒含量的增加,復(fù)合材料導(dǎo)電率逐漸降低。
　　(4)在不同載荷作用下,SiC和石墨混雜增強(qiáng)的復(fù)合材料明顯具有比SiC單一增強(qiáng)復(fù)合材料低得多的摩擦系數(shù)和磨損率;

5、且隨著載荷的增加該復(fù)合材料的摩擦過(guò)程趨于平穩(wěn)?；祀s增強(qiáng)型(SiC+石墨)/Cu復(fù)合材料可以明顯改善純銅基體材料的耐磨性,最佳增強(qiáng)顆粒組配為:SiC顆粒平均粒徑為10μm、添加量為10％和石墨顆粒平均粒徑為33μm、添加量為6％時(shí),銅基復(fù)合材料的耐磨性較好,磨損表面犁溝較淺且分布比較少,與10％SiC/Cu復(fù)合材料相比其耐磨性提高2.2倍,與純銅基體材料相比其耐磨性可提高6.1倍左右。
　　(5)混雜增強(qiáng)型(SiC+石墨)/Cu復(fù)合