纳米及微米石墨/聚四氟乙烯复合材料的力学与耐磨性能

用热压成型法分别制备了纳米、微米石墨填充聚四氟乙烯(PTFE)的复合材料,对纯PTFE和复合材料进行了硬度、耐磨性和拉伸试验,用SEM观察了拉伸断口形貌.结果表明:纳米和微米石墨均能提高复合材料的硬度和耐磨性,而复合材料的抗拉强度和断后伸长率均有所下降;纳米石墨/PTFE复合材科的硬度、耐磨性、抗拉强度和断后伸长率均比微米石墨/PTFE复合材料的高;当纳米石墨质量分数为7%时,复合材料的综合性能较好,当质量分数大于7%后,复合材料的断后伸长率迅速下降;纳米石墨与PTFE相容性较好,在PTFE中的分布均匀.     

碳纳米管增强银/石墨复合材料电接触性能研究

采用粉末冶金法制备碳纳米管/银/石墨复合材料(CNTs/Ag/G),研究了碳纳米管增强银/石墨复合材料的电接触性能.结果表明:随CNTs含量的增大, 复合材料的布氏硬度、表面粗糙度和接触电阻均呈现先上升后下降的趋势,说明少量的CNTs可以起到提高电接触性能的积极作用.这是因为少量的碳纳米管可以均匀分散在复合材料基体中,能够起到很好的增强作用;随含量的继续增大,CNTs难以在基体中分散均匀,容易发生团聚,割裂基体,从而导致材料性能降低.     

聚四氟乙烯基减摩复合材料配方优化

以聚四氟乙烯为主体材料,加入石墨、铜粉、碳纤维等粉末作为填充剂,进行减摩复合材料配方优化设计。采用均匀设计法确定了聚四氟乙烯基减摩复合材料各配料实验点的分布,用样条函数对均匀设计法所设计配方得出的摩擦因数进行拟合,找出配料与摩擦因数的关系,建立配方优化拟合曲线,最后在拟合曲线上选取具有代表性的试验点进行验证试验,达到优化的目的。试验结果表明：配方中单独添加铜粉或石墨时,减摩复合材料的摩擦因数均较高,说明石墨和铜粉必须配合使用;当铜粉和石墨各为30份时,及铜粉为60份,石墨为15、25、30份时,材料的摩擦因数在整个配方体系中均较低;得到的配方优化拟合曲线趋势符合实际,可以用于指导生产。     

铸造铜-石墨复合材料

本文采用流变工艺方法加入石墨柱子制备铜-石墨复合材料,并对其组织和性能进行了研究。试验结果表明:铜-石墨复合材料具有较低的摩擦系数,是一种良好的自润滑、减震材料。     

锡青铜-钢背双金属固体自润滑复合材料的摩擦性能研究

采用粉末冶金工艺制备含石墨固体润滑剂的锡青铜-钢背复合材料,研究了石墨含量对材料的硬度、显微组织和摩擦磨损性能的影响,并考察了摩擦磨损机制。结果表明:在含石墨的青铜-钢背双金属材料中,随着石墨含量的增加,材料的硬度逐渐降低,摩擦磨损性能逐渐改善,但是其显微组织的均匀性也逐渐变差;在石墨含量为3%～5%(质量分数)时,双金属材料既具有较好的摩擦磨损性能,同时表面铜合金层与钢背的黏结强度也很高;随着速度和负荷的增加,材料的摩擦因数降低,磨损增加;摩擦过程中,石墨在摩擦面上成膜是材料具有减摩自润滑性能的主要原因。     

石墨含量对铜基石墨自润滑复合材料摩擦过程中石墨润滑膜的影响

为研究石墨含量对铜基石墨自润滑复合材料摩擦过程中形成石墨润滑膜的影响,采用粉末冶金法制备了不同石墨含量的铜基石墨自润滑复合材料,测试了复合材料的力学性能,用自制环-块摩擦试验机测试评估了材料的耐磨性能,用光学显微镜实时原位观察了摩擦表面组织形貌的变化,用扫描电镜对磨痕进行观察和分析,通过能谱仪成分扫描分析接触面石墨润滑膜的覆盖率。结果表明:随着复合材料中石墨含量的增加,材料的力学性能逐渐降低,石墨润滑膜的覆盖率先升高后降低,磨损量先减小后增大;当石墨体积分数为14%时,石墨润滑膜的覆盖率最高,磨损量最小,耐磨性能最好。     

技术文摘专栏

分别采用可膨胀石墨、粉碎后的可膨胀石墨和膨胀石墨制备石墨／NR导热复合材料,研究石墨品种和用量对复合材料性能的影响。结果表明,随着石墨用量的增大,填充可膨胀石墨、粉碎后的可膨胀石墨和膨胀石墨复合材料的物理性能均有不同程度下降,填充膨胀石墨复合材料的热导率增大,     

无铅铜基石墨复合材料性能研究

以化学镀方法制备的镀镍石墨粉取代铜基轴承材料中的铅,采用粉末冶金方法制备无铅铜基石墨复合材料,考察铜基石墨复合材料的界面结合、力学性能及其摩擦磨损特性。结果表明:化学镀方法在石墨表面形成的镀镍层能改善铜与石墨之间的界面结合,提高铜基石墨复合材料的力学性能;2%镀镍石墨无铅铜基复合材料的减摩、抗黏着性能及承载能力都优于典型铜铅材料。     

稀土锌基（C,Si）复合材料的组织与性能

分析研究了金属型铸造稀土锌基复合材料的力学性能和摩擦磨损性能，以及石墨和硅颗粒对稀土锌基复合材料组织的影响，指出石墨和硅颗粒与基体间的结合为机械结合。     

溶液共混母胶法制备纳米石墨/氢化丁腈橡胶复合材料的性能

采用溶液共混母胶法制备了纳米石墨/氢化丁腈橡胶(HNBR)复合材料,研究了其微观结构、硫化性能、力学性能、耐磨性能等,并将其与采用传统机械共混法制备得到的复合材料进行对比.结果表明:溶液共混母胶法可使纳米石墨更加均匀地分散在HNBR基体中;与传统机械共混法相比,用溶液共混母胶法制备的复合材料的硫化性能和力学性能更优,最大综合扭矩、弹性模量、交联程度、硫化速率分别提高了35％,44％,32％,46％,但该工艺对复合材料拉伸强度和耐磨性能的提高作用不明显.     

石墨/MoS2/SiO2、纤维混合增强PVDF复合材料摩擦性能

采用共混-热压-烧结工艺制备一种碳纤维（CF）、芳纶纤维（AF）混合增强的高耐磨聚偏氟乙烯（PVDF）复合材料，并研究石墨、MoS2和纳米SiO2对PVDF复合材料的力学性能和摩擦学性能的影响，利用显微镜、附带有能谱仪（EDS）的扫描电镜（SEM）、红外光谱仪(FT-IR)对摩擦表面形貌和转移膜元素组成和分布进行分析，探讨摩擦磨损机制。结果表明：复合材料的硬度和弹性模量随着纤维、石墨、纳米SiO2等的加入而增大，耐磨性明显提高；添加的CF、AF、石墨和SiO2体积分数分别为2%、8%、5%和0.5%时，PVDF复合材料摩擦性能最优，干摩擦下摩擦因数低至0.33，磨损率低至1.12×10-6 mm3/（N· m）。复合材料中石墨、CF、SiO2在摩擦过程中发生了复杂的物理和化学反应，形成的转移膜均匀性和强度对PVDF复合材料摩擦性能有重要影响，为开发高耐磨PVDF复合材料提供了新思路。     

石墨含量对石墨/铜复合材料载流摩擦磨损性能的影响

以石墨/铜复合材料和QCr0.5铜合金为摩擦副,在自制的销盘摩擦磨损试验机上进行不同电流密度下的摩擦磨损试验,考察石墨含量对石墨/铜复合材料载流摩擦磨损性能的影响。结果表明:随着石墨含量的增加,石墨/铜复合材料的摩擦因数下降,载流效率和磨损率先下降后升高,石墨质量分数为10%时,载流效率最高,为12.5%时磨损率最低;随着电流密度的增加,石墨/铜复合材料的摩擦因数和载流效率下降,磨损率逐渐增加;石墨/铜复合材料在载流摩擦过程中存在黏着磨损、磨粒磨损和电弧烧蚀,电流密度较大时,电弧烧蚀比较严重。     

石墨含量对铜基滑动轴承材料摩擦特性影响的数值模拟

采用离散元软件建立了不同石墨含量铜基滑动轴承材料的数值模型,模拟了铜基复合材料与45#钢摩擦副的滑动摩擦过程,探究了石墨含量对铜基轴承材料的抗压强度和摩擦学行为的影响。结果表明:随着石墨含量的增多,材料的抗压强度持续降低;铜基石墨复合材料与45#钢滑动摩擦过程中会在45#钢表面附着转移石墨颗粒,转移石墨颗粒的形成可以有效降低铜基复合材料的磨损;随着石墨含量增加,转移石墨颗粒数增多,磨损量先减小后增大,石墨的体积分数为10%的铜基复合材料磨损量最小。     

石墨化处理后中碳钢的显微组织与性能

采用增加石墨核心的方法,制备了具有石墨和铁素体两相组织的中碳钢;用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜对其组织进行了观察;用万能材料试验机对其力学性能进行了测试,同时在机床上对其切削加工性进行了切削试验.结果表明:石墨化中碳钢中的石墨是以与石墨具有相同简单六方结构BN为核心析出、长大的,石墨粒子不仅在晶界上析出,而且也在晶内析出;其分布较均匀,平均尺寸小于10μm,大小均匀;屈强比低(0.59～0.63),相对切削性高(Kv=5.424 1),表现出较好的切削性,能够满足高速切削加工的要求.     

自润滑Cu-10Mn-10Al/石墨复合材料的摩擦磨损性能研究

采用粉末冶金技术,以石墨作为固体润滑组元制备Cu-10Mn-10Al/石墨复合材料,研究不同石墨含量下该材料的组织结构、摩擦磨损性能。结果表明:在烧结过程中,部分石墨会形成连续网状,其余部分则相互聚集形成片状整体。随着石墨含量的增加,材料的密度降低,孔隙度先增大后保持不变;同时摩擦因数和磨损率随石墨含量增加呈现先迅速降低后缓慢增加的趋势,在石墨含量为1%时,材料的摩擦因数和磨损率最小。     

温度对三维C/SiC复合材料蠕变速率的影响

采用高温真空蠕变试验机研究了1 300℃和1 500℃下三维(3D)C/SiC复合材料的蠕变行为,分析了温度对该复合材料蠕变速率的影响,并通过扫描电镜和透射电镜分析了蠕变前后复合材料的显微结构。结果表明:不同温度下该复合材料的高温蠕变曲线均由减速蠕变阶段和稳态蠕变阶段两部分组成,试样断裂前没有出现加速蠕变阶段;温度越高,靠近SiC基体处的热解碳界面相由乱层石墨组织转变为高度取向排列的石墨片层组织的厚度就越大,从而导致复合材料界面滑移阻力更低,蠕变速率更快。     

纳米石墨/铝基复合材料的摩擦磨损性能

采用粉末冶金和热压烧结的方法制备了纳米石墨/铝基复合材料,分析了纳米石墨加入量对复合材料摩擦磨损性能的影响.结果表明:纳米石墨的加入量为1%时,在基体中易于分散,可以显著降低复合材料的摩擦因数;但随着纳米石墨含量的增加,材料的磨损量也相应增大.     

固体润滑材料内部因素对摩擦性能影响的分析表征

采用x-射线衍射仪、扫描电镜、大型偏光显微镜、差热和失重分析仪等现代仪器对聚四氟乙烯（PTFE）基固体润滑剂材料的成分、组织结构和组分的物理化学性能及力学性能等进行了表征及分析。结果表明,PTFE、石墨、二硫化钼及铜粉颗粒尺寸均基本保持在30 μm内;碳纤维直径较均匀,基本保持在8～10μm,但长度不均匀;加入填料的固体润滑剂比纯PTFE吸水率高、熔融温度及分解温度低,且会引起氧化分解反应;吸水率大小顺序为：石墨＞碳纤维＞二硫化钼＞PTFE≥铜粉;PTFE基复合材料的表面硬度基本是随着填料的加入量的增加而增加的;在PTFE树脂中加入无机填料均可明显提高其抗压强度,但并不是加入量越多,抗压强度提高越明显。     

石墨砂型铸造20CrMnTi钢表面耐磨复合材料及在混凝土搅拌机中的应用

选择２０ＣｒＭｎＴｉ为实验材料，采用石墨砂型铸造方法获得表面耐磨复合材料，并用于生产混凝土搅拌机衬板及叶片。检查了复合材料复合深度、金相组织及性能，并进行了装机试验。     

镀镍石墨粉表面球化及与铜合金基体界面结合的研究

根据化学镀反应原理,在石墨粉表面镀上金属镍,并对其工艺进行了优化;通过对镀镍石墨粉的高温处理,初步讨论了镍镀层的球化及其对石墨与铜合金基体界面结合的影响.结果表明:在石墨颗粒表面获得连续均匀的镍镀层,提高了石墨粉与铜基体的润湿性,改善了铜基石墨复合材料的界面结合;高温处理时,表面金属镀层有熔融球化的趋势,影响材料的界面结合.