銅-石墨-二硒化鈮固體自潤(rùn)滑復(fù)合材料的制備及摩擦性能研究.pdf

1、銅-石墨-MoS2是一種典型的滑動(dòng)電接觸材料,但銅-石墨-MoS2存在如下問(wèn)題:MoS2的電阻率高,導(dǎo)電性能差；而石墨雖然導(dǎo)電性能好,但在真空環(huán)境中摩擦磨損嚴(yán)重。NbSe2具有和MoS2類(lèi)似的晶體結(jié)構(gòu)和摩擦學(xué)特性,而電阻率僅為10-4Ω·cm,比MoS2低六個(gè)數(shù)量級(jí),比石墨低一個(gè)數(shù)量級(jí)。并且NbSe2在真空、低溫等特殊狀態(tài)下也有應(yīng)用,例如用片狀NbSe2-Ag制備的復(fù)合材料在航天飛機(jī)的導(dǎo)電滑環(huán)上已有成功的應(yīng)用。同時(shí)利用NbSe2納米纖維

2、的各向異性的特點(diǎn),可以在提高銅-石墨復(fù)合材料導(dǎo)電性的同時(shí),改善其換向能力。因而銅-石墨-NbSe2復(fù)合材料有望成為一種新的高性能的復(fù)合材料。
　　 本課題研究了銅-石墨-NbSe2固體自潤(rùn)滑材料的性能,采用粉末冶金法將制備的不同質(zhì)量百分比含量的纖維狀或片層狀的納米NbSe2材料與銅粉、石墨粉混合均勻,冷壓制成小圓盤(pán)。采用復(fù)壓復(fù)燒的方法來(lái)提高材料的致密性,采用光學(xué)顯微鏡,SEM(JSM-7001F掃描電子顯微鏡)等手段表征表面形貌

3、。并在超低溫摩擦磨損機(jī)和UMT-2摩擦試驗(yàn)儀上測(cè)試其摩擦性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:
　　 (1)采用固相反應(yīng)法,將硒粉和鈮粉按化學(xué)計(jì)量比3:1在瑪瑙研缽中混合15min,然后放入反應(yīng)釜盛裝的封管的石英管中或直接放入真空、密封的反應(yīng)釜中在不同的燒結(jié)溫度下保溫1h制備出纖維或片層狀的NbSe2,制備的NbSe2都具有良好的結(jié)晶性和純度。
　　 (2)采用復(fù)壓復(fù)燒的方法制備出銅-石墨-NbSe2復(fù)合材料,XRD分析表明,復(fù)合材料中生

4、成新的物相Cu1.33Nb2Se4。
　　 (3)在銅-石墨-NbSe2復(fù)合材料中,隨著NbSe2質(zhì)量百分比的升高,材料的密度和電阻率逐漸升高,但兩者又有所不同,材料的電阻率是從NbSe2質(zhì)量百分比為1％是開(kāi)始上升,且遠(yuǎn)低于復(fù)合材料中不含NbSe2時(shí),幾乎只有為0時(shí)的一半,而密度的升高是從不含NbSe2時(shí)開(kāi)始。
　　 (4)常溫常壓下,銅-石墨-纖維狀NbSe2復(fù)合材料比銅-石墨-片層狀NbSe2摩擦學(xué)性能要好；在高載荷

5、下,銅-石墨-纖維狀NbSe2復(fù)合材料甚至優(yōu)于銅-石墨復(fù)合材料,在真空狀態(tài)下,無(wú)論銅-石墨-纖維狀NbSe2還是銅-石墨-片層狀NbSe2復(fù)合材料的摩擦系數(shù)遠(yuǎn)低于銅-石墨復(fù)合材料(M為0.257),并且兩者在NbSe2質(zhì)量百分比含量6％時(shí)達(dá)到最小,分別是銅-石墨-6wt％纖維狀NbSe2為0.189,銅-石墨-6wt％片層狀NbSe2為0.205。
　　 (5)對(duì)比6wt％片層狀納米NbSe2-銅-石墨(B3)、6wt％纖維狀納