SiO2与ZrO2组元对铜基摩擦材料与C/C-SiC复合材料配副摩擦磨损性能的影响

在粉末冶金铜基摩擦材料中分别添加SiO₂和ZrO₂,研究SiO₂和ZrO₂对粉末冶金铜基摩擦材料与C/C-SiC复合材料配副时摩擦磨损性能的影响,并分析两者影响机制的内在关联。结果表明,含SiO₂或ZrO₂的铜基摩擦材料与C/C-SiC复合材料配副时,能在高制动速度下保持较高的平均摩擦因数,分别为0.375 8和0.342 4,摩擦材料的磨损量较低,为1.44μm/次和0.95μm/次,配副材料几乎无磨损。SiO₂在制动过程中易脱落,形成磨粒,对摩擦材料与配副材料表面造成磨粒磨损,而ZrO₂在基体中保持完整,以硬质微凸体的形式对C/C-SiC复合材料摩擦表面产生犁削作用。SiO₂在高制动速度下破碎脱落后易嵌入C/C-SiC复合材料表面摩擦膜,有利于以Cu及Cu的化合物为主的磨屑在其周围积累,促进摩擦转移膜在C/C-SiC复合材料摩擦表面的形成,从而改善材料的摩擦磨损性能。     

银包覆过渡族金属硒化物的制备及银基复合材料性能

为了提升银基复合材料中各相与基体之间的界面结合强度，改善材料性能，采用化学还原制备银包覆NbSe₂及银包覆Ti_0.09Nb_0.91Se₂颗粒，并通过粉末冶金法制备了Ag基复合材料。结果表明：银颗粒均匀分布在过渡族金属硒化物表面，包覆效果好。银包覆处理增加了过渡族金属硒化物与金属基体Ag之间的接触，改善了Ag与过渡族金属硒化物之间的润湿性，减小了Ag与过渡族金属颗粒之间的排斥力，使得过渡族金属硒化物在Ag基复合材料发生分解的可能性大大降低，提高了复合材料的力学性能，增强了过渡族金属硒化物与基体之间的界面结合强度。与含有NbSe₂的银基复合材料相比，含有Ag包覆过渡族金属硒化物的银基复合材料的摩擦性能略有下降。     

Cr2AlC含量对铜基复合材料摩擦磨损性能的影响

采用冷压-烧结方法制备了含质量分数0%、5%、10%、15%Cr₂AlC的铜基复合材料, 利用光学显微镜、扫描电子显微镜及能谱仪观察并分析复合材料微观组织和微区成分, 使用HVS-1000型显微硬度计和M-2000型摩擦磨损试验机测试复合材料的硬度和摩擦磨损性能, 分析Cr₂AlC质量分数对复合材料硬度、摩擦性能和磨损机理的影响。结果表明:含Cr₂AlC铜基复合材料的相对密度为0.8, Cr₂AlC均匀分布在铜基体上, 有效提高了复合材料的硬度; 随Cr₂AlC质量分数增加, 复合材料摩擦系数先升高后降低, 磨损量先降低后回升, 当Cr₂AlC质量分数为10%时, 复合材料的摩擦系数最大, 磨损量最低, 耐磨性能最佳; 未添加Cr₂AlC的纯铜材料磨损机理以黏滑为主, 含Cr₂AlC铜基复合材料的磨损机理是犁削磨损、剥层磨损和氧化磨损三者的结合。     

MoS2?Ag?V2O5对镍基材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金烧结工艺制备了含不同润滑剂（MoS₂、Ag和V₂O₅）的镍基自润滑复合材料,研究了镍基复合材料在室温至600 ℃之间的摩擦磨损性能,通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜和Raman光谱等分析相组成和磨损形貌。结果表明:镍基自润滑复合材料的摩擦系数随温度的增加呈先增加后降低的趋势。在室温条件下,随着Ag含量的增加,复合材料的摩擦系数减小;在600 ℃,随着V₂O₅含量的增加,复合材料的摩擦系数和磨损率均降低。在中低温,镍基自润滑复合材料主要由MoS₂和Ag起润滑作用,降低材料摩擦磨损;在高温,复合材料发生了摩擦化学反应,生成新的钼酸银润滑相,润滑机理是由钼酸银和V₂O₅的协同润滑效应。     

SiO2/ZrO2复合陶瓷组元对铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

在粉末冶金铜基摩擦材料中添加6%(质量分数)的SiO2/ZrO2复合陶瓷组元,研究SiO₂和ZrO₂的质量分数对摩擦材料摩擦磨损性能的影响,并分析其机理。结果表明:随w(SiO₂)/w(ZrO₂)比值减小,铜基摩擦材料的密度和硬度增大。高速制动时,摩擦材料的摩擦因数和摩擦稳定因数较小。SiO₂可有效提高摩擦因数,ZrO₂可降低摩擦副的磨损率。当w(SiO₂)/w(ZrO₂)为2/4时,摩擦材料具有较好的摩擦磨损性能,高速制动下平均摩擦因数为0.326,摩擦稳定因素处于较高水平,为0.71,对偶数材料损伤在可接受范围内。SiO₂较易脱落而形成磨粒,ZrO₂与基体界面结合状态较好,所以随SiO₂含量减少,主要磨损机制从磨粒磨损转变为黏着磨损和磨粒磨损,最后转变为剥层磨损。     

镍含量对铜基石墨烯复合材料力电性能的影响

通过镍的添加来改善铜与石墨烯之间较差的界面结合性能,从而提高铜基石墨烯复合材料的力学和电学性能。本实验采用放电等离子(SPS)烧结技术制备了石墨烯含量为0.2%(质量分数,下同),镍含量分别为1.0%,1.5%和2.0%的镍掺杂石墨烯/铜(G-Cu/Ni)复合材料。利用拉曼光谱(Raman)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等表征手段,对镍掺杂石墨烯/铜(G-Cu/Ni)复合粉末的形貌和石墨烯的结构进行了研究,揭示了不同镍含量对铜基石墨烯复合材料力电性能的影响。结果表明:随着镍含量的增加,复合材料的硬度随之增加,屈服强度先升高后降低;其电学性能随着镍含量的增加而逐渐降低。当镍含量为1.0%时,复合材料的力学和电学性能达到较好的配合:复合材料的屈服强度为320.3 MPa(相对于未添加镍的石墨烯/铜复合材料而言提高了31.08%),电导率为45.72 MS·m~(-1),其电导率百分值(IACS)高达80.21%。     

表面改性纳米SiO2对铜基摩擦材料摩擦学性能的影响

为提高铜基粉末冶金摩擦材料的综合性能,采用粉末冶金法分别制备了Cu和Ni包覆的纳米SiO2(n-SiO2)颗粒增强的铜基摩擦材料.通过惯性试验,考核了摩擦材料的摩擦磨损和耐热性能;采用扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计研究了材料的显微组织、基体硬度和磨损机理.结果表明:表面改性n-SiO2可细化铜基摩擦材料的基体组织,显著提高铜基体的硬度;添加Cu/n-SiO2和Ni/n-SiO2的摩擦材料的耐磨性能比添加未表面改性n-SiO2的摩擦材料分别提高3.95倍和7.46倍;n-SiO2颗粒增强铜基摩擦材料的主要磨损机理为犁沟式磨料磨损.     

重负荷机械制动铁铜基摩擦材料的研制

介绍了用于重负荷机械作制动材料的铁铜基粉末冶金摩擦材料制造工艺,并对摩擦材料的基本选择、摩擦组元的影响、添加Mo₂O₃的作用进行了探讨和研究。结果发现,随着等份量的SiC和SiO₂总量的增加,摩擦系数增加,材料的磨损率先下降后上升,有一最小磨损率。添加Mo₂O₃不仅对提高摩擦系数有一定的效果,而且对降低材料的磨损有显著效果。研制了一种摩擦磨损性能良好价格相对低廉的铁铜基重负荷机械制动材料。     

纳米颗粒增强铜基喷撒摩擦片的摩擦学性能研究北大核心

通过调整成分配比、添加纳米材料、采用球磨工艺及改变石墨形态研究了纳米材料、球磨处理及石墨形态对铜基喷撒摩擦材料摩擦学性能的影响规律。结果表明:添加Ni/n-SiO2与球磨Cu/天然石墨、球磨Cu/nSiO2与球磨Cu/天然石墨可提高铜基喷撒摩擦片的综合性能;球磨Cu/纳米石墨+球磨Cu/天然石墨可提高铜基喷撒摩擦材料的耐磨性和耐热性能,但会显著降低摩擦材料的摩擦因数;采用球磨法制备Cu与石墨的复合颗粒,可提高铜基喷撒摩擦材料基体中的石墨含量,从而显著提高摩擦材料的耐热性能。     

Cr3C2/Ni3Al复合材料耐磨性提高的机制分析

为了探讨Cr₃C₂强化相提高Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料耐磨性的机制, 本文采用热等静压技术制备了Ni₃Al合金和Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料, 借助纳米压痕仪对Ni₃Al合金和Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料中各组成相的力学性能进行了表征, 利用销-盘式摩擦磨损试验机研究了热等静压Ni₃Al合金和Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料的耐磨性能, 并结合扫描电子显微镜和纳米压痕仪分析了材料磨损表面形貌和磨损次表面层硬度变化.结果表明, Cr₃C₂的添加提高了复合材料基体的硬度, Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料中各组成相的纳米硬度和弹性模量由基体相、扩散相到硬芯相是逐渐增大的, 呈现出梯度变化, 有利于提高Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料的耐磨性.在本研究实验条件下, Ni₃Al合金和Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料表面的磨损形式主要为磨粒磨损, Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料表现出更加优异的耐磨性能.Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料耐磨性能的提高主要跟碳化物强化相阻断磨粒切削、减弱摩擦副间相互作用、减小加工硬化层厚度、磨粒尺寸等因素有关.      

TiCP颗粒增强高铬铸铁复合材料的显微组织和力学性能

采用粉末冶金法（powder metallurgy,PM）和超固相线液相烧结技术（super solid phase line liquid phase sintering,SLPS）制备出TiC颗粒增强（TiC_P）+含质量分数20%Cr的烧结高铬铸铁（high chromium cast iron,HCCI）复合材料。利用光学显微镜、扫描电子显微镜（scanning electron microscope,SEM）和X射线衍射仪（X-ray diffraction,XRD）研究了TiC颗粒增强相含量（质量分数）对TiC_P/HCCI复合材料物相组成、显微组织和力学性能的影响,并开展了后续热处理研究。结果表明:超固相线液相烧结技术制备出的TiC_P/HCCI复合材料相对密度均达97%以上,其物相组成为马氏体、奥氏体、M₇C₃碳化物和TiC。TiC颗粒主要沿着高铬铸铁中金属基体/碳化物界面分布,随着TiC含量增加,复合材料的硬度显著增加,达到HRC 67.2,但冲击韧性却逐步降低,合金断裂机制也由准解理性断裂向沿晶完全解理性断裂转变。经淬火处理后,该类TiC_P/HCCI复合材料的硬度可进一步提升至HRC 69.3,有望成为硬度介于高铬铸铁和硬质合金之间的优秀耐磨材料。     

6061Al/Al2O3金属基复合材料组织和性能

以6061Al作为基质材料,利用液体冶金的搅拌铸造技术及挤压法制备Al₂O₃颗粒增强的金属基复合材料,选取6061Al添加3种质量分数为5%、10%和15%的Al₂O₃为研究对象,以改善6061Al/Al₂O₃复合材料的力学性能。通过SEM分析表明,Al₂O₃颗粒在6061Al金属基体中的分布相当均匀;由X射线衍射试验结果显示,复合材料中只有6061Al和Al₂O₃,且不会影响结晶性及6061Al的组织结构型态。试验结果表明,随着Al₂O₃添加量增加至15%,6061Al/Al₂O₃复合材料的硬度和抗拉强度均有较大提高,但伸长率略有下降,由于材料孔隙率的提升,致密度下降,从而引起材料的硬度略微下降;分析磨损量与Al₂O₃添加量及磨损率与滑动距离的关系,结果显示商用6061Al的磨损率最大,而6061Al/Al₂O₃(15%)复合材料的磨损量最小,并且磨损率最低,这是由于在6061Al中加入Al₂O₃颗粒,Al₂O₃颗粒的存在可以减少磨粒对基体的犁削作用,有效提高基体的耐磨性。深入探讨Al₂O₃颗粒增强的金属基复合材料,发现颗粒增强体以很细的粉末(一般在20 μm以下)加入到金属基中起到提高硬度、强度和耐磨性的作用;然而,Al₂O₃添加量越来越大时,其对6061Al系列材料的硬度、强度和耐磨耗性等性能将起到负面作用。     

石墨烯化学镀铜及其对石墨烯/铜基复合材料组织性能的影响

以还原氧化石墨烯（reduced graphene oxide,RGO）和CuSO₄·5H₂O为主要原料,通过化学镀法得到铜包覆RGO复合粉体,再与铜粉混合得到含有不同质量分数RGO（0.2%、0.4%、0.6%、0.8%）的RGO/Cu粉末混合料,经压制及烧结得到RGO/Cu复合材料。通过X射线衍射仪（X-ray diffraction,XRD）、拉曼光谱仪（Raman spectroscopy,RS）和场发射扫描电镜（field emission scanning electron microscope,FESEM）等对RGO/Cu复合材料的微观组织和相关性能进行测试分析,并与由未镀铜处理的RGO所制备的RGO/Cu复合材料的组织性能进行对比。结果表明,经化学镀处理的RGO在RGO/Cu复合材料中分布较均匀,而未镀铜处理的RGO在基体中发生明显的团聚。RGO/Cu复合材料的导电导热性随石墨烯加入量的增加有所下降,但石墨烯的加入可有效提高RGO/Cu复合材料的力学性能,且由镀铜RGO所制备的RGO/Cu复合材料的性能要优于由未处理RGO所制备的RGO/Cu复合材料的性能。此外,RGO加入量对复合材料性能也有明显影响,当添加RGO质量分数为0.4%时,由镀铜RGO所制备的RGO/Cu复合材料的综合性能达到最好,其电导率达95.01% IACS,热导率达415.5W·（m·K）-1,而压缩屈服强度和抗拉强度分别为156.73 MPa和268.62 MPa,较相同工艺条件制备的纯铜的屈服强度（75 MPa）和抗拉强度（234.64 MPa）提升了109%和14.48%。     

Study on microstructure and mechanical properties of martensitic stainless steel 6Cr15MoV

Martensitic stainless steel containing 12%-18%Cr have high hardness due to high carbon content. These steels are common utilized in quenching and tempering processes for knife and cutlery steel.The properties obtained in these materials are significantly influenced by matrix composition after heat treatment,especially as Cr and C content.Comprehensive considered the hardness and corrosion resistance,a new type martensitic stainless steel 6Cr15MoV has been developed.This study emphatic researches the effect of heat treatment processes on microstructure and mechanical properties of 6Cr15MoV martensitic stainless steel.Thermo-Calc software has been carried out to thermodynamic calculation;optical microscope（OM）,scanning electronic microscope（SEM） and transmission electron microscope（TEM） have been carried out to microstructure observation;hardness and impact toughness test have been carried out to evaluate the mechanical properties.Results show that the equilibrium carbide in 6Cr15MoV steel is M₂₃,C₆ carbide,and finely distributed of M₂₃C₆ carbides can be observed on annealed microstructure of 6Cr15MoV stainless steel.6Cr15MoV martensitic stainless steel has a wider quenching temperature range,the hardness value of steel 6Cr15MoV can reach to 60.8 -61.6 HRC when quenched at 1060 - 1100℃.Finely distributed carbides will exist in quenched microstructure,and effectively inhabit the growth of austenite grain.With the increasing of quenching temperature,the volume fraction of undissolved carbides will decrease.The excellent comprehensive mechanical properties can be obtained by quenched at 1060-1100℃with tempered at 100-150℃,and it is mainly due to the high carbon martensite and fine grain size.At these temperature ranges,the hardness will retain about 59.2-61.6 HRC and the Charpy U-notch impact toughness will retain about 17.3-20 J.The morphology of impact fracture surface of tested steel is small dimples with a small amount of cleavage planes.The area of cleavage planes increases with the increasing of tempering temperature.     

SiO2-B2O3-Al2O3助焊剂对粉末烧结Cu-C-SnO2多孔材料组织与性能的影响

采用常压烧结法制备了铜-石墨-氧化锡（Cu-C-SnO₂）复合多孔材料,对其物相组成和物理性能进行了分析测试,研究了SiO₂-B₂O₃-Al₂O₃系助焊剂对Cu-C-SnO₂多孔材料组织和性能的影响。结果表明,加入适量助焊剂有助于铜-石墨-氧化锡混合粉体烧结;助焊剂加入量（质量分数）在5%以下时,铜-石墨-氧化锡粉末烧结体的透气性和硬度随着助焊剂质量分数的增加而降低,粉末烧结体的导电性和烧结收缩率随着助焊剂质量分数的增加而升高;在730~770℃烧结,烧结温度对铜-石墨-氧化锡混合粉体的烧结工艺特性和烧结体性能影响不大。     

Investigation of sintered properties on infiltrated tungsten–copper composite along the infiltration direction

Tungsten–copper composites exhibit excellent resistance to erosion and good electrical as well as thermal conductivity. W–Cu composites are mainly used for heat sinks, electrical contacts and transpiration cooling applications. In this investigation the microstructure, mechanical and electrical properties of infiltrated tungsten–copper composite along the infiltration direction have been studied. The microstructures of the top, middle and bottom regions of the composite were evaluated using both optical and scanning electron microscope. Bulk hardness, electrical conductivity, instrumented hardness and contiguity were measured along the depth of W–Cu composite. It was found that the copper phase fraction decreases along the infiltration direction of the specimen. The effect of distribution of copper in the W–Cu system has a significant influence on the mechanical and the electrical properties. The effect of copper content on indentation depth, instrumented hardness, Young’s modulus, and stiffness of the composite has been evaluated using an instrumented hardness tester.     

HfN含量对ZrB2基陶瓷材料微观组织和力学性能的影响

以HfN为增强剂、Ni为金属添加剂, 通过真空热压烧结工艺制备了ZrB₂-HfN陶瓷材料, 研究了HfN含量(质量分数)对ZrB₂基陶瓷材料微观组织和力学性能的影响。结果表明: 随着HfN质量分数从5%增加到15%, ZrB₂-HfN陶瓷材料的硬度和抗弯强度先增大后减小, 而断裂韧度逐渐增大; 当HfN质量分数为15%时, ZrB₂-HfN陶瓷材料的断裂模式为穿晶断裂与沿晶断裂共存; 当HfN含量为10%时, ZrB₂-HfN陶瓷材料具有较好的综合力学性能, 其硬度、抗弯强度和断裂韧度分别为: (16.47±0.24) GPa、(734.48±25) MPa和(5.37±0.20) MPa·m 1/2。     

不同钛酸四丁酯含量对GO?TiO2复合材料组织结构和性能的影响

以氧化石墨烯和钛酸四丁酯为原料,采用一步水热法制备氧化石墨烯/二氧化钛（GO?TiO₂）复合材料,研究不同钛酸四丁酯含量对GO?TiO₂复合材料组织和性能的影响规律。通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、红外光谱（IR）、拉曼光谱（RS）、紫外?可见分光光度计（UV?vis）、热重分析仪（TGA）等对复合材料的微观形貌、物相组成、结构、吸光性和热稳定性进行表征。研究结果表明,随着钛酸四丁酯含量的增加,有利于GO?TiO₂复合材料的均匀分散,提高了GO?TiO₂复合材料的吸光性和热稳定性,但钛酸四丁酯含量过高会使GO?TiO₂复合材料分散性、吸光性和热稳定性下降。当氧化石墨烯质量为320 mg、钛酸四丁酯含量为100 mL时,反应生成的复合材料表面TiO₂分散均匀,缺陷少,D峰与G峰的峰强比（I_D/I_G）值为0.91,氧化石墨烯和二氧化钛复合程度高,复合材料中的TiO₂吸收边缘红移至可见光范围内,并且在440~800 nm可见光范围内的吸收峰明显增强,防腐防污能力增强,复合材料在800 ℃热稳定性相比于氧化石墨烯提高了84.89%。      

陶瓷颗粒增强粉末冶金Fe-2Cu-0.6C复合材料的微观结构和力学性能

采用传统粉末冶金压制/烧结技术,经600 MPa压制、1140℃烧结制备了陶瓷颗粒增强（SiC、TiC及TiB₂陶瓷颗粒,质量分数0~1.6%）Fe-2Cu-0.6C低合金钢复合材料,对三种复合材料的微观结构和力学性能进行了研究。结果表明:在烧结过程中,SiC与TiB₂颗粒与基体发生反应,故而与基体界面结合良好;当添加质量分数为1.6%的SiC颗粒时,复合材料烧结后的布氏硬度与抗拉强度分别比基体提高了35.9%、69.4%;添加质量分数为1.2%的TiB₂颗粒时,复合材料相对密度比基体提高了5.3%,其烧结硬度、抗拉强度与基体相比分别提高了77.9%、72.6%;由于烧结过程中TiC颗粒不与基体发生反应,故而添加TiC颗粒对复合材料的布氏硬度、抗拉强度影响不大。