加压烧结树脂碳包覆石墨/铜复合材料的显微组织和性能

以电解铜粉、树脂包覆石墨粉和二氧化硅粉为原料,经粉末冶金和冷压成坯块后,分别采用常压烧结和加压烧结工艺制备树脂碳包覆石墨/铜复合材料,对比两种烧结工艺制备的树脂碳包覆石墨/铜复合材料与现有法国罗兰MCXXP牌号电刷高速列车用接地电刷的显微组织和导电、力学、摩擦磨损性能。结果表明:与常压烧结材料相比,采用加压烧结制备的树脂碳包覆石墨/铜复合材料中,铜相的连通性更好,石墨分布更离散均匀,二氧化硅更好、更多地被嵌入铜基体,复合材料的密度、抗弯强度、硬度、导电和摩擦磨损性能显著提高,且与法国罗兰MCXXP牌号电刷的性能相当。     

工艺参数对碳化钛颗粒增强高锰钢性能的影响

采用原位合成技术制备了碳化钛颗粒增强高锰钢复合材料;采用洛氏硬度计、扫描电镜和金相显微镜探讨了烧结温度和含碳量对该复合材料孔隙度和硬度的影响.结果表明:当烧结温度为1350～1420℃时,该复合材料的孔隙度随烧结温度的升高而减小.当烧结温度超过1420℃,该复合材料的孔隙度随着温度的升高而增大;该复合材料的硬度随温度的变化趋势与孔隙度刚好相反,当烧结温度一定时,该复合材料的孔隙度随碳含量的增加而增大,而其硬度变化与含碳量之间没有明显规律性.     

梯度铜碳复合材料的载流摩擦磨损性能

基于放电等离子烧结(SPS)技术,采用粉末冶金的方法制备梯度铜碳复合材料和非梯度铜碳复合材料。并在专用销-盘高速摩擦磨损试验机HST-100上进行摩擦磨损试验,研究载流条件下,梯度铜碳复合材料的摩擦磨损性能。结果表明:梯度铜碳复合材料(5 mass%C-10 mass%C)的摩擦系数平均值与同浓度(7.5 mass%C)非梯度铜碳复合材料相差不大,但其动态摩擦系数的波动性明显减小。其摩损率与碳含量7.5 mass%C非梯度铜碳复合材料相比明显降低,与碳含量为10 mass%的铜基复合材料相差不大,磨损率约为7 mg/m。梯度材料的载流效率和载流稳定性和10 mass%C铜基复合材料的相近,分别约为74%和73%。对于非梯度材料:随着石墨含量的增加,铜基复合材料的摩擦系数降低,摩擦系数波动幅度也减小,磨损率降低,载流效率和载流稳定性增加。采用放电等离子烧结(SPS)技术制备的铜基复合材料,磨损过程主要表现为机械磨损和电弧侵蚀。其中电弧侵蚀的行为主要是熔融、喷溅。非梯度复合材料的电弧侵蚀区域分布比较分散,在摩擦出口区域和材料的其他部位也都有存在,而梯度铜基复合材料的电弧烧蚀区域明显减小,仅出现在出口区域。     

纳米结构Cu/C复合材料的微观结构及性能

采用新型机械合金化-放电等离子烧结(MA-SPS)技术制备纳米结构Cu/C自润滑复合材料。利用XRD、DSC、TEM分析机械合金化粉末和SPS烧结样品的相组成和微观结构。结果表明,球磨24h后,Cu-C不互溶体系形成了纳米晶铜、非晶碳和纳米结构过饱和固溶体等亚稳相。SPS烧结后,Cu/C复合材料仍保持纳米结构。MA-SPS的双重活化机制,使粉末的烧结活性大大提高,在600℃烧结3min即可获得致密的纳米结构Cu/C复合材料。     

ZrC在C基体的扩散行为及石墨化促进作用（英文）

C/C复合材料广泛应用于航空航天等领域,但在高温环境中极易氧化,可以通过基体改性改善其抗氧化性能,而ZrC作为氧化抑制剂应用已取得良好效果。通过高温热压烧结的方法制备了ZrC/C复合材料的平板模型样品;碳基体的石墨化程度随着烧结温度的升高而增加,2273 K烧结的样品中观察到了明显的层状结构;研究了高温下Zr元素在碳基体中的扩散行为,得到Zr元素在碳基体中扩散的一般表达式为D=3.382×10~(-11)×exp[2.029×10~5(RT)]。Zr元素在碳基体中的扩散会导致微观区域内碳的过饱和并析出石墨结构的碳,而Zr元素在扩散中和周围无定形碳生成碳化物再析出碳的过程促进了碳基体的石墨化。     

高温反应烧结制备Al2O3-TiC/Al原位复合材料

以ＡｌＴｉＯ２反应体系为基础,添加适量石墨粉,压制后在不同温度下进行反应烧结,从而确定了获得反应完全的Ａｌ２Ｏ３ＴｉＣ／Ａｌ铝基复合材料的烧结工艺参数,并对该复合材料的组织性能及反应机理进行了分析讨论。结果表明：碳的加入可完全抑制条状和大块状Ａｌ３Ｔｉ相的形成;ＡｌＴｉＯ２Ｃ体系在１２００℃反应烧结后,可制得硬度较高的Ａｌ２Ｏ３ＴｉＣ／Ａｌ原位复合材料,其显微组织中Ａｌ２Ｏ３和ＴｉＣ颗粒尺寸小于２μｍ。     

石墨对C/Cu复合材料微观组织及摩擦磨损性能的影响

利用机械合金化和放电等离子烧结技术制备C/Cu复合材料,用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪、显微硬度计和销-盘摩擦磨损试验机对复合粉末和烧结体的组织结构、硬度、摩擦学行为进行了分析.结果表明:C/Cu复合粉末中Cu相粉末由纳米/亚微米复合颗粒组成,石墨主要以纳米层片状结构和非晶态存在,放电等离子体烧结体组织致密、细小且均匀,随着碳含量增加,烧结体的硬度与密度减小;C/Cu复合材料烧结样品在摩擦过程中形成润滑膜,表现出较低的摩擦系数和良好耐磨性,其磨损机制主要为氧化磨损、粘着磨损和剥层磨损.     

Fe-VC复合材料的烧结性与耐磨性研究

采用粉末冶金技术原位合成了Fe-VC复合材料,对该复合材料的烧结行为和耐磨性进行研究.结果表明:烧结温度对该复合材料的密度有强烈影响,而烧结时间对其密度影响不大.当烧结温度为1200℃,烧结时间为2h,该复合材料的密度达到最大值.在干滑动磨损条件下,与淬硬45钢相比,该复合材料具有更高的耐磨性.     

烧结气氛对Nb＋PCS烧结体制备的影响

以聚碳硅烷(PCS)为先驱体,同时混以铌粉,采用粉末冶金的方法,在N2和Ar烧结气氛下制备出铌基复合材料.考察了用此种原料制备铌基复合材料的工艺,及所得材料的相组成及组织结构特点,并对烧结过程反应的化学方程式进行了初步探讨.结果表明,烧结气氛与PCS Nb粉烧结体的制备有很大关系.在N2保护下得到的烧结体由基体相Nb和复合相Nb2N、NbN组成,它分布在基体相的边沿,烧结体密度较低;而在Ar保护下制得的烧结体由基体相Nb和复合相Nb的硅化物相组成,硅化物相分布于界面处,烧结体更加致密,Nb-Si相显著提高材料的力学性能.     

反应热压烧结Al4SiC4/C复合材料

以铝粉、石墨粉和有机物聚碳硅烷(PCS)为原材料,采用预裂解及原位反应热压烧结的方法制备了Al4SiC4/C复合材料.通过XRD、SEM及力学分析等测试手段对材料的结构及性能进行了分析研究.对烧结材料的XRD分析结果表明所加入原材料按设计转化为新相.但组织观察表明两相均存在不同程度的团聚现象.Al4SiC4/C复合材料的力学行能随着Al4SiC4含量的增加而逐渐升高.     

纤维种类对C/C复合材料摩擦磨损性能的影响

目的为了降低C/C复合材料制造成本,扩展C/C复合材料应用领域,选用低成本预氧丝纤维取代碳纤维,制备出C/C复合材料,并研究纤维种类对C/C复合材料摩擦磨损性能的影响。方法以两种纤维为原材料,采用CVI工艺制备出C/C复合材料,用MM-2000摩擦试验机进行摩擦磨损试验,采用扫描电镜对摩擦面进行形貌分析。结果随着载荷的增大,预氧丝基C/C复合材料在与金属摩擦时摩擦因数保持在0.22左右,平均磨损量为0.82 mg/min,而碳纤维基C/C复合材料与金属配副相对摩擦因数较小(0.15~0.20),平均磨损量为1.17 mg/min。三种碳与碳配副中,预氧丝基C/C复合材料同预氧丝基C/C复合材料配副之间的摩擦因数随载荷波动的范围为0.28~0.33,较稳定,平均磨损量为1.76mg/min。碳纤维基复合材料与碳纤维复合材料配副时,随着载荷的增大,摩擦因数变化范围较大(0.15~0.33),平均磨损量为2.35 mg/min。预氧丝基复合材料与碳纤维基复合材料之间相互配副,其磨损最大,平均磨损量为2.95 mg/min。结论 C/C复合材料的摩擦磨损性能与纤维种类有很大关系,采用预氧丝纤维制备出的C/C复合材料,无论与金属相互摩擦,还是与自身材料摩擦,均易形成较为稳定的润滑膜。随着载荷的增加,摩擦因数变化较小,磨损量和摩擦功也最低,表现出比碳纤维基C/C复合材料更优异的摩擦性能。     

Friction and wear properties of pitch／resin densified carbon—carbon composites used for airbrakes

By use of X-ray diffractometry and scanning electron microscope(SEM),the friction and wear results obtained from MM-1000 dynamometer tests of CVI pitch/resin C/C composites were analyzed.By investigating the factors that affected the friction and wear properties,such as matrix carbon,applcation environment,graphitization degree and brake pressure,etc,friction and wear mechanism of carbon materials were probed.The results indicate that pitch densified CVI initially treated composite is more graphitizable with its graphitization degree up 59 62%,and which results in uniform small debris easier to generate,more smooth friction curves with the coefficient of 0.3-0.4 and relatively higher wear and mass loss,compared with CVI/resin C/C composites.It was further proved by SEM observation that tribological behavior of C/C composite was system dependent.Factors determining the friction and wear properties such as the size of debris and its influence on friction and wear,brake pressure,graphization degree and debris bilm formation interacted and affected each other.The friction and wear mechanism of C/C composites under different high temperature treatments needs further research.     

离子液体润滑下非晶碳膜的载流摩擦磨损行为

目的考察非晶碳膜(amorphous carbon film,a-C)在干摩擦和在离子液体(IL)润滑下的载流摩擦磨损行为特点。方法选取不锈钢、涂覆离子液体的不锈钢、a-C薄膜和涂覆离子液体的a-C薄膜(a-C-IL)分别与不锈钢小球对磨,在直流电流为0.2 A的条件下进行摩擦磨损测试,对比了各种试样的摩擦学行为。通过扫描电镜、表面三维轮廓仪和拉曼光谱对磨痕和磨斑进行分析表征,并讨论各种摩擦副的磨损机制。结果非晶碳膜与离子液体均能有效地降低钢-钢摩擦副在载流条件下的摩擦系数,使得稳定摩擦系数从～0.8分别降低到～0.2和～0.15。当a-C膜与IL进行复合后,进一步降低了a-C膜的载流摩擦系数(～0.1),但是a-C膜的耐磨性能降低。结论在载流摩擦磨损测试下,钢-钢摩擦副的摩擦系数大,磨损严重,伴随轻微的粘着磨损;离子液体可以明显减小摩擦副之间的粘着,降低钢-钢摩擦副的摩擦系数和磨损率。在钢基底上镀a-C薄膜,摩擦过程中a-C磨屑形成的转移膜发生了石墨化,能显著降低摩擦系数,减小磨损率。a-C-IL固液复合薄膜具有比a-C膜更低的载流摩擦系数,但其耐磨性能不如a-C膜。     

不同基体炭结构的C/C复合材料摩擦表面特性和摩擦磨损机理

与表面镀Cr的40Cr钢配副进行滑动摩擦实验后,在JSM 6360LV扫描电镜上观察6种具有不同基体炭结构的C/C复合材料的磨损表面形貌。结果表明:完全光滑层(SL)炭结构的C/C复合材料摩擦表面在任何载荷下均难以形成完整的磨屑膜;完全粗糙层(RL)炭结构、粗糙层/树脂炭(RL/RC)的材料摩擦表面在低载荷时能形成较厚的磨屑膜,在高载荷时表面摩擦膜均很薄;完全RC结构试样摩擦表面在低载荷时完整、致密,在高载荷时有显著的磨屑膜剥落;RL/SL/RC、SL/RC结构试样在低载荷时的表面摩擦膜薄,而高载荷时,RL/SL/RC材料的基体炭磨损比SL/RC的严重;RL/SL或SL炭在摩擦中的损伤呈现阶梯状磨损形貌,RL炭在摩擦后难以分辨出原始形貌,RC炭在部分摩擦表面则为条纹状磨损形貌;RL/SL/RC、SL/RC结构的C/C复合材料摩擦形貌的稳定性高,材料耐磨性好,在一定载荷范围内有利于降低材料的摩擦因数和体积磨损。     

石墨/TiC改性镍基合金复合涂层的摩擦学性能

为降低纯镍基合金涂层在高接触应力下的摩擦因数并进一步提高其耐磨性能,运用等离子喷涂技术在45#钢表面制备石墨/TiC协同改性镍基合金复合涂层。结果表明：复合涂层的摩擦因数较纯镍基合金涂层降低47.45%,磨损质量降低59.1%。纯镍基合金涂层与GCr15钢对摩时,表面产生明显的滑移和粘着变形,从而使纯镍基合金涂层表现出多次塑变磨损和粘着磨损。在复合涂层的磨损表面形成较软的、富含石墨和铁氧化物的转移层,使得其摩擦因数显著降低,质量磨损大为减少。复合涂层的磨损机理主要为转移层的疲劳剥落。     

电流对碳纳米管增强铜基复合材料载流摩擦学性能的影响

采用粉末冶金方法在相同的工艺条件下制备纯铜和碳纳米管含量为10%（体积分数）的铜基复合材料。在一种销盘式载流摩擦磨损试验机上考察了不同电流条件下2种材料的载流摩擦磨损性能。结果表明：纯铜和铜基复合材料的摩擦系数和磨损率均随电流的增大而增大,但是电流对纯铜材料的影响更加显著;纯铜材料的主导磨损机制是电弧烧蚀磨损,而铜基复合材料的主导磨损机制是塑性流动变形;碳纳米管可以改善铜基复合材料的载流摩擦磨损性能。     

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。     

TC4钛合金微弧氧化-SiC复合膜的膜层结构及摩擦磨损行为

目的通过微弧氧化共沉积工艺,获得摩擦磨损性能优良的微弧氧化-SiC复合膜。方法在硅酸钠-六偏磷酸钠-钨酸钠-多聚磷酸钠体系的微弧氧化电解液中加入2.0 g/L SiC微粒,以直流脉冲模式制备TC4钛合金微弧氧化-SiC复合膜。利用KH-7700型三维视频显微镜、XRD、SEM,对复合膜的表面、截面微观形貌和结构进行了观察分析,采用CFT-1型显微磨损试验仪检测了其在室温干摩擦条件下的摩擦磨损性能。结果 SiC复合膜层中的微孔数量明显少于不含SiC相的氧化膜层,复合膜表面分布着SiC相、金红石、锐钛矿TiO_2相、Al2Ti O5相以及非晶态的P、Si、W化合物。在干摩擦磨损条件下,微弧氧化-SiC复合膜的摩擦系数为0.26,比磨损率为0.72×10~(-6) mm~3/(N·m),微弧氧化-SiC复合膜只发生轻微的粘着磨损和磨粒磨损。结论得到了摩擦磨损性能优良的复合膜,复合膜中的SiC新相改变了氧化膜的表面形貌,降低了复合膜的摩擦系数和磨损率。     

Ni-P-Nano-Al2O3化学复合镀层的磨损机理

通过摩擦磨损试验和扫描电镜分析等手段对Ni-P-Nano-Al2O3化学复合镀层的摩擦磨损性能进行了研究,分析了Ni-P-Nano-Al2O3复合镀层的磨损机理.结果表明,在干摩擦条件下,Ni-P-Nano-Al2O3复合镀层中的Nano-Al2O3微粒能够有效地降低摩擦副之间的犁沟效应和粘着效应,从而提高复合镀层的磨损性能.     

短炭纤维增强C/C-SiC制动材料的摩擦磨损性能

采用温压？原位反应法制备C/C-SiC复合材料,利用QDM150型摩擦试验机研究短炭纤维（SCF）长度和纤维体积分数对C/C-SiC制动材料摩擦磨损性能的影响。结果表明：C/C-SiC制动材料能够保持较高且稳定的摩擦因数;SCF的体积分数将影响C/C-SiC制动材料的摩擦磨损性能,纤维体积分数为10%时,材料具有适中的摩擦因数和较低的磨损率;SCF长度对C/C-SiC制动材料的摩擦磨损性能有显著影响,炭纤维长度为12 mm时,材料具有最佳的摩擦磨损性能。