连续碳（石墨）纤维增强铜基复合材料的摩擦磨损行为

碳（石墨）纤维类型对碳铜复合材料摩擦摩损性能有着重要的影响。碳纤维滑动过程中在复合材料亚表面层的弯曲程度，纤维的抗拉强度，杨氏模量及其直径等综合影响心银复合材料的磨损率，而摩擦系数则由建立的表面膜完善程度决定。     

石墨含量对铜基材料摩擦磨损性能的影响

探讨了石墨含量对铜基材料摩擦磨损性能的影响和材料的摩擦磨损机理。结果表明：不含石墨时，材料的摩擦系数和磨损率均较大，磨损主要为粘着磨损；添加石墨后，材料的摩擦系数和磨损率均显著降低，且随石墨含量增加，摩擦系数逐渐降低，在一定石墨含量范围内（＜３．５％），磨损率也逐渐减小，这与材料的强度、硬度有关。材料的磨损以应变疲劳磨损为主。随载荷增加，摩擦系数和磨损率均增加。     

碳-铜基复合材料机械摩擦磨损性能研究

利用扫描电镜、金相显微镜等测试手段对面碳－铜复合材料几种组织状态下的机械摩擦磨损性能进行了研究。结果表明,复合材料具有合理的组织结构,可明显改善材料摩擦磨损性能,复合材料磨损性能随材料成形方向不同也有差异。     

石墨烯增强铜基复合材料研究

铜及其合金在实际应用中稳定性差且强度相对较低。石墨烯作为一种由碳原子杂化的二维层状材料,具有较高的强度、良好的导电导热性能,是一种极具潜力的纳米级铜基材料增强体。本文基于石墨烯在铜基材料中的应用研究现状,概述了石墨烯铜基复合材料的常用制备工艺,并对其优缺点进行了分析;综述了石墨烯铜基复合材料的有效分散、界面结合和结构设计等关键技术,对石墨烯增强铜基复合材料研究存在的问题和发展方向进行了总结和展望。     

微织构对铜基自润滑复合材料摩擦磨损性能的影响

目的 针对活塞环在高温高压、循环往复的惯性力等工况下与气缸极易磨损的问题,以栓盘模型为试验对象,研究圆形微织构对铜基自润滑复合材料的摩擦磨损性能,以期提高两者的耐磨损性能。明确微织构在不同工况下与复合材料摩擦磨损行为之间的联系,建立表面微织构设计准则。方法 采用CT-MF20型光纤雕刻激光打标机在45#钢表面加工制备出直径为0.2 mm的圆形微织构,并通过栓-盘形式在HT-1000型摩擦磨损试验机上对圆形织构化45#钢进行摩擦性能试验,考察圆形微织构在不同载荷(2、10、20 N)及不同滑动距离(1.88 m和18.84 m)下的摩擦磨损情况,而且借助扫描电子显微镜(SEM)分析摩擦表面的显微结构和形貌,通过能谱仪(EDS)结果分析摩擦表面元素积累情况。此外,为了与之形成对比每组均设有无织构的45#钢试验。结果 在摩擦试验中,载荷为20 N、滑动距离为18.84 m时圆形织构的摩擦磨损性能最优,平均摩擦因数降幅随着滑动距离的增加从11%增加到23.5%,同时栓和盘表面形貌磨损也明显比其他条件的试件要小。在EDS结果中发现圆形织构表面的氧元素更多,集中分布在织构里。结论 当载荷为20 N、滑动距离为18.84 m时,圆形织构的减摩效果最好,摩擦因数稳定,栓盘磨损表面变得光滑,这归因于圆形织构盘表面棘轮效应明显,并形成连续稳定的转移润滑膜,从而减小磨损。     

石墨烯增强铜基复合材料的研究进展

石墨烯具有优异的导电、导热及力学性能,成为理想的金属基复合材料的增强相。首先简要总结了石墨烯增强铜基复合材料的发展概况;其次,介绍了石墨烯-铜复合材料的主要制备方法及主要的石墨烯分散技术;最后,讨论了该材料的潜在应用领域以及其制备的主要困难和将来工作的重点方向。     

石墨烯增强铜基复合材料的研究进展

石墨烯由于独特的结构和优异的性能,成为复合材料中最具吸引力的碳质材料增强体。系统介绍了近年来石墨烯增强铜基复合材料的制备方法以及国内外相关研究现状。针对石墨烯表面润湿性和分散性差的问题,概述了石墨烯表面改性的方法及相关研究进展,提出了利用稀土对石墨烯进行表面改性的可行性。总结了目前石墨烯增强铜基复合材料研究中存在的主要问题,并对今后石墨烯增强铜基复合材料的研究方向及发展趋势进行了展望。     

Cu-WC复合材料涂层的受限烧结和磨损性能（英文）

采用固态烧结法制备Cu-WC金属基复合材料涂层。将不同体积分数(5%-30%)的WC增强颗粒与Cu颗粒混合,然后在还原性气氛和垂直膨胀计中于1000°C进行烧结。结果表明,复合材料涂层的烧结动力学受基体材料和WC颗粒的影响,WC颗粒能减缓粉末径向和轴向的致密化。复合材料涂层紧实地粘附于基体上,而WC颗粒随机分布在基体中。与未添加增强剂的样品相比,添加了WC增强剂的样品的显微硬度增加,磨损量降低至原来的1/17。样品在载荷为5 N条件下的主要磨损机理为磨粒磨损,当WC增强剂的体积分数为20%时复合涂层的性能最优。     

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。     

硼酸铝晶须增强铝基复合材料的显微组织、力学性能和磨损性能（英文）

通过传统的粉末冶金技术制备不同含量硼酸铝晶须(ABOw)(5%, 10%, 15%,质量分数)增强的商业纯铝基复合材料,并对其显微组织特征和力学性能进行研究。采用粉末冶金方法有效混合铝粉和ABOw,将混合粉冷压后在600℃下烧结。通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)对烧结后的复合材料进行显微组织表征,测定复合材料的孔隙率随ABOw含量的变化,研究ABOw含量变化对复合材料的力学性能,包括硬度、抗弯强度和抗压强度的影响,及复合材料在恒定载荷下、不同滑动距离下的干滑动磨损行为。结果表明,当ABOw含量为10%(质量分数)时,复合材料具有最大的抗弯强度和抗压强度,分别为172 MPa和324 MPa,并且硬度得到改善,约为HV 40.2。但是,随着ABOw含量的进一步增加,性能降低。含10%ABOw复合材料的耐磨性能也得到显著提高。Al-10%ABOw复合材料优异的综合性能归因于其具有良好的界面结合性能、低的孔隙率和好的组织均匀性。     

硼酸铝晶须增强铝基复合材料的显微组织、力学性能和磨损性能（英文）

通过传统的粉末冶金技术制备不同含量硼酸铝晶须(ABOw)(5%, 10%, 15%,质量分数)增强的商业纯铝基复合材料,并对其显微组织特征和力学性能进行研究。采用粉末冶金方法有效混合铝粉和ABOw,将混合粉冷压后在600℃下烧结。通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)对烧结后的复合材料进行显微组织表征,测定复合材料的孔隙率随ABOw含量的变化,研究ABOw含量变化对复合材料的力学性能,包括硬度、抗弯强度和抗压强度的影响,及复合材料在恒定载荷下、不同滑动距离下的干滑动磨损行为。结果表明,当ABOw含量为10%(质量分数)时,复合材料具有最大的抗弯强度和抗压强度,分别为172 MPa和324 MPa,并且硬度得到改善,约为HV 40.2。但是,随着ABOw含量的进一步增加,性能降低。含10%ABOw复合材料的耐磨性能也得到显著提高。Al-10%ABOw复合材料优异的综合性能归因于其具有良好的界面结合性能、低的孔隙率和好的组织均匀性。     

网络陶瓷增强铝基复合材料的摩擦磨损性能

采用压铸技术成功制备了网络陶瓷(骨架)增强铝基复合材料,研究了其在干摩擦条件下的滑动摩擦磨损行为.结果表明,复合材料的耐磨性能远优于基体合金,主要是由于网络陶瓷(骨架)裸露在磨损表面,成为微凸体,起承载作用,抑制或延迟了基体从轻微磨损向严重磨损的转变.同时将载荷分散至各个方向,抑制了磨损面基体合金因塑性变形产生的流失.     

颗粒增强铝基梯度复合材料的摩擦磨损性能

摘要采用新型喷射沉积技术制备SiC体积分数呈连续分布(0～30%)的Al-Si基梯度复合材料,利用MG-2000型销-盘磨擦磨损试验机,研究不同滑动转速和载荷对该梯度复合材料摩擦磨损性能的影响.采用SEM和MHV-2000型维氏硬度计研究该梯度复合材料的显微组织、硬度及其耐磨性的梯度分布规律.结果表明随着滑动转速和载荷的增大,梯度材料的摩擦因数逐渐降低;材料的磨损率随载荷的增加而增大,随滑动转速的提高先增大后减小,在转速500 r/min时达到最大;对比研究沉积态与热压态材料的摩擦磨损行为,喷射沉积态由于孔隙等缺陷的存在,其磨损形式主要是磨粒磨损和剥层磨损;热压后,梯度材料的磨损形式以磨粒磨损和粘着磨损为主;随基体中SiC含量的逐渐增加,锭坯各部分硬度和耐磨性也随之提高.     

球形石墨增强银-石墨复合材料的摩擦学行为（英文）

采用粉末冶金技术分别制备球形石墨(SG)和鳞片石墨(FG)增强的银-石墨复合材料。并用销-盘式摩擦磨损仪在大气环境和3.0N的载荷下研究石墨形貌对银-石墨复合材料(Ag-SG和Ag-FG)摩擦学行为的影响。结果显示,Ag-FG的最低磨损率为3.5×10^-5mm³/(N·m),而Ag-SG的最低磨损率比Ag-FG低一个数量级,为1.6×10^-6mm³/(N·m)。Ag-SG和Ag-FG显著不同的摩擦学行为与亚表面裂纹的形成有关。在摩擦过程中,片状石墨的边缘容易发生应力集中,导致Ag-FG亚表面产生裂纹和严重的剥层磨损。然而,在Ag-SG中,球形石墨能有效抑制裂纹的萌生和扩展,从而使银-石墨复合材料具有优异的耐磨性能。     

空气与真空环境下铜基自润滑复合材料的摩擦磨损性能研究

采用热压法制备铜-石墨-二硫化钼复合材料,测试了不同成分下复合材料在空气与真空环境下的摩擦磨损性能。通过对该复合材料力学性能和磨痕表面形貌的分析,探讨其摩擦磨损机理。     

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。     

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。     

7475铝合金阳极氧化膜摩擦与磨损性能（英文）

采用阳极氧化法在7475铝合金表面制备一层氧化膜,在摩擦磨损试验机上考察不同载荷情况下氧化膜摩擦磨损性能。利用XPS、扫描电镜、硬度计和X射线应力仪对膜层原子结合能谱、阳极氧化前后表面磨损形貌、表面硬度变化和表面残余应力变化进行了分析。结果表明,阳极氧化后表面较致密,氧化膜是以Al_2O_3形式存在,其界面为扩散型结合形式;阳极氧化后平均摩擦系数减小,摩擦性能得到提高;原始状态试样的磨损机理为粘着磨损,并伴随着磨粒磨损,而阳极氧化后试样的磨损机理为磨粒磨损;表面的高硬度是提高耐磨性能的主要因素。     

石墨增强体对SiC/Gr/Al复合材料干摩擦磨损性能的影响

采用挤压铸造技术制备不同粒径石墨颗粒增强的40%SiC/5%Gr/Al复合材料,研究了石墨颗粒对摩擦系数和磨损率的影响.结果表明,随着石墨的加入,复合材料的摩擦系数降低,磨损抗力提高170～340倍.另外,石墨颗粒粒径的增加也导致磨损抗力的提高,这是由于在干摩擦的过程中形成由铁的氧化物、石墨及SiC等组成的具有润滑性质的薄膜.     

镍对铜基粉末冶金摩擦材料摩擦磨损性能的影响

为了研究镍对铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响,采用粉末冶金技术制备了镍含量分别为0%、3%、6%、9%的铜基摩擦材料。在定速摩擦试验机上进行摩擦磨损试验,研究了摩擦速度、镍含量对摩擦磨损性能的影响。结果表明,镍可有效提高摩擦材料的强度和硬度。随镍含量的增加,材料磨损率减小,摩擦系数稳定性增加。当镍含量大于6%时,在高速摩擦时,镍可在材料表面形成致密而均匀的氧化镍层,氧化镍与基体结合强度较高,提高了摩擦稳定性。