層狀石墨-銅復合材料的制備及摩擦學行為研究.pdf

1、石墨-銅復合材料以其優(yōu)良的摩擦學特性，以及導電、導熱、抗氧化、耐腐蝕等性能得到廣泛應用。但銅和石墨性質差別巨大，在1100℃時潤濕角仍高達140°，通常情況下不發(fā)生化學反應、又互不相溶，采用機械混合、粉末冶金使銅與石墨結合后，材料內部孔隙較多，嚴重影響了材料強度和摩擦磨損等性能。高性能石墨-銅復合材料研究與開發(fā)，是解決特殊工況條件下電接觸材料摩擦磨損問題的關鍵，本文采用電鍍法制備層狀石墨-銅復合材料，并研究其在不同工況條件下的摩擦磨損行

2、為及機理，探索復合材料減摩耐磨的規(guī)律，為研發(fā)新型石墨-銅復合材料提供理論依據(jù)和技術支持，具有十分重要意義。
　　 電鍍前，首先對石墨進行真空脫硫及擴孔處理。擴孔直徑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燒結成型，得到層狀石墨-銅復合材料。光學顯微分析顯示：復合材料組織均勻致密，銅與石墨間的界面良好，無開裂現(xiàn)象，銅以三維網(wǎng)狀形態(tài)分布。
　　 采用定量分析法，測定出復合材料中銅的體積分數(shù)。隨著銅含量的升高，復合材料密度、沖擊韌性、抗彎強度、布氏硬度升高。當銅體積分數(shù)達52％時，復合材料密度達5.159g/cm3；沖擊韌性11.5J/cm2；抗彎強度53.72MPa；布氏硬度14

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