碳纳米管和碳化硅对铜混合纳米复合材料显微组织和干滑动磨损行为的影响（英文）

研究了多壁碳纳米管和碳化硅包覆铜增强铜基混合纳米复合材料的显微组织和摩擦性能。碳纳米管含量为1%~4%,碳化硅含量固定在4%。铜杂化纳米复合材料的合成过程包含球磨、冷压、烧结,随后热压。对混合纳米复合材料进行了密度、晶粒尺寸和硬度测试。在不同载荷条件下,在销-钢盘摩擦仪上采用干滑动磨损评估纳米复合材料的摩擦性能。结果表明,与纯铜相比,混合纳米复合材料的晶粒尺寸明显减小,4%碳纳米管增强杂化纳米复合材料的显微硬度提高了80%。混合纳米复合材料中碳纳米管含量的增加导致材料的摩擦因数和磨损率降低。     

CNTs增强石墨/铝复合材料的挤压态组织及摩擦磨损性能

采用粉末冶金法和热挤压法制备了CNTs增强铝基复合材料,并用扫描电镜和光学显微镜观察了复合材料的显微组织和摩擦表面形貌,分析了CNTs含量对铝基复合材料的硬度、摩擦磨损等性能的影响。结果表明,随CNTs含量的增加,铝基复合材料致密度增大,摩擦因数和磨损率降低,硬度也降低;材料磨损形式主要为粘着磨损和磨粒磨损。     

多壁碳纳米管增强铜基金属复合材料干滑动磨损行为的参数优化（英文）

利用实验、统计学及人工神经网络方法研究粉末冶金法制备的多壁碳纳米管增强铜基金属复合材料的磨损行为,并探讨多壁碳纳米管含量的影响。测定和分析复合材料样品的显微硬度,设计L16正交实验,采用销盘式摩擦计测定样品的磨损量随载荷和滑动距离的变化。结果表明:铜基金属复合材料的硬度随多壁碳纳米管含量的增加而增加。Taguchi法工艺参数优化结果表明多壁碳纳米管的引入对复合材料磨损量产生较大影响。利用ANOV统计学方法分析和验证了复合材料的抗磨损性能。多壁碳纳米管含量对复合材料磨损量的影响最大(贡献率为76.48%),其次为所加载荷(贡献率为12.18%),最后为滑动距离(贡献率为9.91%)。采用具有可变隐含节点的人工神经网络模型对复合材料的磨损过程进行模拟,所得结果的平均误差(MAE)值较低,3-7-1网络拓扑结构的适应性强,所得数据可靠。人工神经网络预测值(相关系数R值为99.5%)与ANOVA统计结果吻合良好,且能用于研究各参数对多壁碳纳米管增强的铜基金属复合材料磨损行为的影响。     

钟罩压块铸造法制备CNTs/ZChPbSb15-5轴承合金复合材料

将碳纳米管(CNTs)、铅粉按质量比1∶5混合后压块,采用钟罩将制备好的预制块压入轴承合金熔体制备CNTs/ZChPbSb 15-5复合材料.研究了该复合材料的微观组织和显微硬度,并测试了该复合材料在一定载荷下的摩擦因数和磨损量.结果表明:碳纳米管能明显细化复合材料的组织,使SnSb相分布密度增大、且更加均匀;相比基体合金复合材料的显微硬度显著提高,尤其是合金质点相的硬度提高了31.0％;在相同条件下,该复合材料的摩擦因数和磨损量均低于基体合金.     

不同铸造工艺制备A356-CNT纳米复合材料的摩擦学行为（英文）

研究液态成形和半固态成形法制备的A356铝合金整体铸件和A356-CNT纳米复合铸造件的摩擦学行为。采用熔体搅拌、流变铸造、搅拌铸造、复合铸造等不同工艺制备样品。研究碳纳米管(CNTs)的加入、铸造工艺和施加载荷对磨损性能和磨损机理的影响。结果表明,添加碳纳米管显著降低了纳米复合材料的磨损量、磨损率和摩擦因数。铸造工艺由液态成形变为半固态成形,和初相含量的增加是提高合金尤其是纳米复合合金样品耐磨性能的两个主要因素。此外,研究还发现液态成形和半固态成形两种方法制备的整体铸件其主要磨损机理分别是粘着磨损和剥层磨损。然而,无论制备工艺如何,磨粒磨损是纳米复合材料的主要磨损机理。     

石墨烯/Inconel 718复合材料的力学性能和摩擦磨损行为（英文）

采用选择性激光熔化法制备石墨烯/Inconel718复合材料,并评价其力学性能和摩擦磨损性能。采用XRD、SEM和拉曼光谱技术对复合材料的显微组织进行表征。结果表明,采用选择性激光熔化法制备石墨烯/Inconel 718复合材料是合理可行的,添加石墨烯纳米片对Inconel 718合金不仅产生了显著的强化效果,而且改善了摩擦学性能。1.0%石墨烯/Inconel718复合材料(质量分数)的屈服强度和抗拉强度比未添加石墨烯纳米片的Inconel 718合金分别提高了42%和53%,而其摩擦因数和磨损率分别降低了22.4%和66.8%。石墨烯纳米片增强Inconel718合金的硬度增加以及在磨损表面形成的石墨烯纳米片保护层是导致摩擦因数和磨损率降低的直接原因。     

碳纳米管-ZM1镁锌基复合材料的摩擦磨损性能

制备了不同含量多壁碳纳米管(MWCNTs)的ZM1/碳纳米管复合材料,研究了复合材料的硬度及摩擦磨损性能,显微组织和磨损形貌。结果表明,加入适当的MWCNT可以有效提高ZM1/碳纳米管复合材料的硬度,减小摩擦系数,降低磨损量,提高ZM1/碳纳米管复合材料的抗摩擦磨损能力。     

微纳石墨烯片增强铝合金的力学性能及其机理

采用电化学加超声剥离制取微纳石墨烯片,通过粉末冶金制备石墨烯增强铝合金。使用纳米压痕和摩擦磨损试验机对样品的纳米硬度、弹性模量、室温蠕变以及摩擦性能进行研究。结果表明:铝合金的纳米硬度和弹性模量随着微纳石墨烯片含量的增加呈线性提高;当微纳石墨烯片含量为0.20%(质量分数)时,石墨烯增强铝合金的纳米硬度和弹性模量比纯铝合金的分别提高66%和52%,室温平均蠕变度在保载阶段为纯铝合金的54.56%,在稳定阶段平均蠕变速率仅为纯铝合金的1/10,摩擦因数随微纳石墨烯片含量的增加而逐渐降低。微纳石墨烯片的加入使得晶粒细化、产生高位错密度和晶格畸变,提高了石墨烯铝合金复合材料的纳米硬度以及弹性模量,微纳石墨烯片对部分可动位错钉扎提高了铝合金抗蠕变性能,微纳石墨烯片存在自润滑性提高了铝合金摩擦性能。     

SiC含量对Al/SiC纳米复合材料干滑动磨损、腐蚀以及腐蚀磨损行为的影响（英文）

纳米复合材料的腐蚀、腐蚀磨损以及干摩擦磨损行为非常复杂,受化学、物理和机械等多方面因素影响。采用机械球磨、冷压和热挤压技术制备Al/SiC纳米复合材料,研究纳米SiC含量对材料硬度、干滑动磨损、腐蚀和腐蚀磨损行为的影响。采用电化学极化测试研究了复合材料在3%NaCl溶液中的抗腐蚀性能。采用盘-销装置研究了复合材料的干滑动磨损和在3%NaCl溶液中腐蚀磨损性能。利用扫描电子显微镜研究了材料及磨损表面的显微组织。结果表明,随着SiC含量的增加,纳米复合材料的干滑动摩擦和抗腐蚀性能均得到提高。由于溶液的润滑作用,使材料软化的摩擦因数和摩擦生热均降低。与基体合金相比,纳米复合材料的强度和抗腐蚀性能提高,因此其抗腐蚀磨损性能也提高。对于未增强的基体合金,其磨损机理为黏着磨损,而对于Al/SiC纳米复合材料,磨损机理转变为磨粒磨损。     

碳纳米管增强铝基复合材料的制备及摩擦磨损性能

采用粉末冶金常压烧结与高温模压和热挤压相结合的工艺制备了碳纳米管增强铝基复合材料,以探索复合材料的低成本制备技术。采用扫描电镜、万能材料试验机和摩擦磨损试验机研究了碳纳米管的添加量对复合材料力学性能和摩擦磨损性能的影响。结果表明,随着碳纳米管含量的增加（质量分数0～2％）,复合材料的硬度逐渐升高,抗拉强度先升高后下降。当碳纳米管含量为1．5％时抗拉强度达370 MPa,硬度和抗拉强度分别比纯铝提高了433％和236％。当碳纳米管含量为2％时,复合材料的摩擦因数和磨损量分别比纯铝降低了63％和14％。     

铜/石墨烯复合材料的制备及性能研究

为了提高铜和石墨烯之间的界面结合强度,采用化学镀的方法使石墨烯表面均匀包裹纳米铜颗粒,然后利用粉末冶金工艺制备铜/石墨烯块体复合材料。本文研究了石墨烯含量对复合材料硬度和致密度的影响,并通过HSR-2M高速往复摩擦磨损试验机研究了铜/石墨烯块体复合材料的摩擦磨损性能。结果表明:石墨烯的加入对铜/石墨烯块体复合材料的硬度有显著的提高,但致密度随石墨烯含量的增加而降低,块体复合材料的摩擦系数和磨损率均低于未增强的纯铜。     

一种碳纳米管增强的铜基块体非晶合金复合材料(英文)

采用热压成型法制备碳纳米管增强的Cu50Zr40Ti10非晶合金复合材料,并研究碳纳米管添加量对其密度、热导率和力学性能的影响。结果发现,随着碳纳米管含量的增加,块体非晶合金复合材料的密度和抗压强度都降低;当碳纳米管的含量少于0.1%或超过0.6%时,块体非晶合金复合材料的热导率随着碳纳米管含量的增加而降低,然而,当碳纳米管的含量介于0.1%和0.6%之间时,块体非晶合金复合材料的热导率随着碳纳米管含量的增多而增大;当碳纳米管的含量少于1.0%时,块体非晶合金复合材料的应变量与模量明显得到提高,并随着碳纳米管含量的进一步增加块体非晶合金复合材料的应变量与模量明显下降。综合各种性能得出,碳纳米管的添加量少于0.2%为宜。     

搅拌摩擦加工制备石墨烯和碳纳米管增强Al6061-SiC复合材料的显微组织演变及表面性能（英文）

对比研究多壁碳纳米管(CNT)和石墨烯纳米片(GNP)对Al-Si C基复合材料表面性能的影响,用搅拌摩擦法分别制备Al-Si C-CNT和Al-Si C-GNP复合材料。显微组织表征表明,与CNTs相比,GNPs在铝基体中的分散更加均匀。此外,还观察到Si C和GNP颗粒对位错的阻碍以及基体与增强材料之间的无缺陷界面。纳米压痕结果表明,与Al6061合金相比,Al-Si C-GNP和Al-Si C-CNT复合材料的表面纳米硬度分别显著提高约207%和27%,显微硬度分别提高了约36%和17%。摩擦学分析表明,Al-Si C-GNP复合材料的比磨损率降低约56%,而Al-Si C-CNT复合材料的比磨损率提高约122%。Al-Si C-GNP复合材料的高强度是由于在Si C存在下,GNPs会机械剥离成几层石墨烯(FLG)。此外,热失配、晶粒细化和Orowan循环等多种机制对复合材料的增强也有重要作用。而摩擦性能提升的主要原因是其表面挤出的GNP形成摩擦层,拉曼光谱和其他表征方法证实这一结果。     

CNTs和Nb纳米颗粒提高电力传输线用放电等离子体烧结铝合金的摩擦和热性能（英文）

用放电等离子体烧结法(SPS)制备铝合金,以碳纳米管(CNTs)和Nb纳米颗粒作为增强相,提高合金的摩擦性能和热性能。SPS工艺参数为:630℃、30 MPa、10 min和200℃/min。而且,以钢球为对磨件,采用球-盘式摩擦试验机对样品进行摩擦学试验。用热重分析仪(TGA)和激光导热仪(LFA)进行热性能分析。结果表明,分别添加8 wt.%的CNTs和Nb纳米颗粒使复合材料的摩擦因数(COF)降低79%。磨损量和磨损率也降低23%,且复合材料的热导率提高44%。摩擦性能的改善是由于CNTs的加入导致材料表面形成C薄膜,以及由于Nb纳米粉末的加入而生成起保护作用的Nb2O5。导热性能的改善是由于Nb的晶粒细化作用和CNTs的高导热性。因此,这些结果表明,Al-CNTs-Nb复合材料是高压输电导线用的坚固材料,能够减小下垂并保证材料的使用寿命。     

WC颗粒增强铜的载流摩擦磨损行为北大核心CSCD

采用粉末冶金法制备了碳化钨颗粒增强铜(WC/Cu)复合材料,研究了WC含量对WC/Cu)复合材料力学性能和微结构的影响,并考察了复合材料载流摩擦磨损性能。结果表明:随着WC质量分数增加,复合材料相对密度逐渐降低,硬度缓慢增大,电导率快速下降。WC含量较低时,大部分WC颗粒能较均匀分布于铜基体上;而WC含量较高时,WC颗粒的团聚现象较严重,团聚所形成的颗粒团体积较大。载流摩擦磨损测试中,随着WC质量分数增加,体积磨损率逐渐减小;未加载电流时,体积磨损率随载荷增大而增大;一定载荷和滑动速率时,复合材料体积磨损率随载流密度增加而增大。     

WC颗粒增强铜的载流摩擦磨损行为

采用粉末冶金法制备了碳化钨颗粒增强铜(WC/Cu)复合材料,研究了WC含量对WC/Cu)复合材料力学性能和微结构的影响,并考察了复合材料载流摩擦磨损性能。结果表明:随着WC质量分数增加,复合材料相对密度逐渐降低,硬度缓慢增大,电导率快速下降。WC含量较低时,大部分WC颗粒能较均匀分布于铜基体上;而WC含量较高时,WC颗粒的团聚现象较严重,团聚所形成的颗粒团体积较大。载流摩擦磨损测试中,随着WC质量分数增加,体积磨损率逐渐减小;未加载电流时,体积磨损率随载荷增大而增大;一定载荷和滑动速率时,复合材料体积磨损率随载流密度增加而增大。     

超声对纳米SiC_p增强ZA-32.5复合材料磨损性能的影响

采用熔体内部喷粉联合搅拌和超声处理制备了纳米SiC_p增强0.2SiC_p/ZA-32.5复合材料,研究了不同超声功率处理后铸态复合材料的干摩擦行为和磨损性能。结果表明,超声处理不仅能有效分散纳米SiC_p,还能细化铸态组织;干摩擦时,在稳定阶段铸态试样的磨损率随超声功率的增加而减小,同时,磨损亚表面温度和磨损纵断面显微硬度随着超声功率的增加而增加,接触面硬度最低,亚接触面硬度增加,远离接触面的硬度最大,并且摩擦磨损中摩擦接触面的硬度比铸态的降低了14%。经800W超声处理试样的摩擦磨损率达到0.45μm/m,说明超声处理能显著提高纳米SiC_p增强的锌基复合材料在摩擦所产生的高温工况下的耐磨性。     

Zn-Al-Cu-TiB_2原位复合材料的显微组织、力学性能及耐磨性(英文)

采用混合盐法(K2TiF6,KBF4)在反应温度875°C下制备Zn-Al-Cu-TiB2(ZA27-TiB2)原位复合材料。研究此复合材料的显微组织、力学性能和耐磨性。微观组织分析表明,复合材料中的TiB2颗粒细小,分布均匀。复合材料的力学性能随着颗粒含量的增加而显著增加,相对基体合金,5%TiB2增强复合材料的布氏硬度提高了HB 18,抗拉强度提高了49 MPa。磨损实验结果说明复合材料的摩擦因数和磨损量随着颗粒含量的增加而明显降低,当TiB2含量增加到5%时,磨损率由5.9×10-3 mm3/m降低到1.3×10-3 mm3/m。摩擦因数和磨损表面形貌变化表明,由于TiB2颗粒的引入,材料在磨损初期的磨损机制发生了变化。     

Zn-Al-Cu-TiB2原位复合材料的显微组织、力学性能及耐磨性（英文）

采用混合盐法(K2TiF6,KBF4)在反应温度875°C下制备Zn-Al-Cu-TiB2(ZA27-TiB2)原位复合材料。研究此复合材料的显微组织、力学性能和耐磨性。微观组织分析表明,复合材料中的TiB2颗粒细小,分布均匀。复合材料的力学性能随着颗粒含量的增加而显著增加,相对基体合金,5%TiB2增强复合材料的布氏硬度提高了HB 18,抗拉强度提高了49 MPa。磨损实验结果说明复合材料的摩擦因数和磨损量随着颗粒含量的增加而明显降低,当TiB2含量增加到5%时,磨损率由5.9×10-3 mm3/m降低到1.3×10-3 mm3/m。摩擦因数和磨损表面形貌变化表明,由于TiB2颗粒的引入,材料在磨损初期的磨损机制发生了变化。     

Al2O3P/ZA27复合材料的高温摩擦磨损特性

借助SRV高温摩擦磨损试验机、SEM及能谱分析仪研究了Al2 O3p/ZA2 7复合材料的高温摩擦磨损特性。结果表明 :在边界润滑条件下 ,Al2 O3p/ZA2 7复合材料的高温磨损质量损失较ZA2 7合金降低 0 .0 0 5 34g ;摩擦因数随着增强颗粒体积分数的增加而降低 ,当增强颗粒的体积分数由 10 %增加到 30 %时 ,Al2 O3p/ZA2 7复合材料的摩擦因数由 0 .142降低到 0 .132 ,但均高于ZA2 7合金。其高温失效形式为犁削和疲劳磨损。