短碳纤维增强铜基复合材料的摩擦磨损性能研究

采用冷压烧结工艺制备了短碳纤维增强铜基复合材料,考察了该复合材料的干摩擦磨损性能.讨论了短碳纤维含量、载荷、转速等对复合材料摩擦性能的影响.结果表明:复合材料的耐磨性能明显优于基体材料;随着碳纤维含量的增加复合材料的耐磨性能进一步提高;随载荷和转速的提高,摩擦系数和磨损量也随之增加;复合材料由纯铜的粘着磨损转变为剥层磨损,并均伴有一定的氧化磨损.     

新型纳米Al2O3强化铜基复合材料的制备及其摩擦学性能

纳米复合材料是目前的研究热点,采用热压烧结法制备了纳米Al2O3颗粒强化铜基复合材料。采用阿基米德排水法测试了复合材料的致密度,采用硬度计测试其硬度,采用表面三维形貌仪测量其磨损体积并观察磨痕的三维形貌;采用摩擦磨损试验机研究了复合材料的摩擦磨损性能并分析其磨损机制;采用扫描电镜及能谱仪观察复合材料磨损前后的表面形貌、分析磨痕的化学成分;研究了工艺参数及Al2O3含量对复合材料性能的影响。结果表明:复合材料的最佳热压制备工艺为热压温度900℃,热压压力27.5 MPa,保温时间2 h,所得铜基复合材料的相对致密度达99.03%;随Al2O3含量增加,复合材料的硬度增加,耐磨性先升高后降低;Al2O3含量为2%时,复合材料磨损量最少,相对耐磨性为3.13,硬度较纯铜提高了35.5%;随Al2O3含量的增加,铜基复合材料的磨损机制从以黏着磨损为主转变为以磨粒磨损为主。     

铜基复合材料的摩擦磨损性能研究现状

铜基复合材料具有优异的性能及广泛的应用,而随着其应用的愈加广泛,对其摩擦磨损性能的要求也愈加严格。综述了国内外颗粒增强、石墨自润滑、纤维增强和碳纳米管增强铜基复合材料的摩擦磨损性能,并简述了目前铜基复合材料存在的一些问题及展望。     

碳纤维增强尼龙1010的力学性能及其对摩擦磨损的影响

用碳纤维填充尼龙1010制备了碳纤维增强尼龙复合材料,并对碳纤维增强尼龙复合材料的力学性能和摩擦学性能进行了实验研究。力学实验结果表明:碳纤维增强使尼龙复合材料的拉伸强度、表面硬度增大,碳纤维增强尼龙材料的拉伸强度在20%碳纤维含量时达到最大值;碳纤维表面处理对尼龙复合材料的拉伸强度有很大影响,碳纤维表面氧化处理提高了碳纤维增强尼龙复合材料的拉伸强度。摩擦磨损实验表明:碳纤维增强尼龙复合材料的摩擦系数和磨损率与其拉伸强度和硬度有密切关系。随着拉伸强度和硬度的提高,尼龙复合材料摩擦系数和磨损率降低;摩擦系数和磨损率与拉伸强度具有反比关系,与材料硬度具有二次方程关系,与碳纤维填充量之间存在负指数变化规律。      

镀铜石墨/铜复合材料的组织和摩擦磨损性能

本实验以电解铜粉为基体,镀铜石墨为润滑相,采用放电等离子烧结技术(SPS)制备镀铜石墨/铜复合材料,研究了镀铜石墨含量对复合材料微观组织、硬度、孔隙率和摩擦磨损性能的影响。结果表明:镀铜石墨均匀分散在Cu基体中能细化晶粒、均匀组织,石墨表面镀铜层能够增强石墨与Cu基体的界面结合。当镀铜石墨含量超过4wt%,复合材料的硬度和孔隙率变化幅度明显增大。镀铜石墨具有细晶强化作用,能提升复合材料的硬度,其含量为4wt%时,复合材料的硬度达到最大值57.8HV,但镀铜石墨含量和孔隙率的共同作用使得复合材料的硬度呈先增大后减小的趋势。随着镀铜石墨含量增加,复合材料孔隙率逐渐增大,摩擦系数、磨损量逐渐减少,镀铜石墨含量为8wt%时,复合材料的摩擦系数、磨损量相比纯铜分别降低63.9%、96.3%。镀铜石墨作为润滑相紧密镶嵌在铜基体中,显著提高了复合材料的摩擦磨损性能。复合材料摩擦磨损机理主要为磨粒磨损、粘着磨损和氧化磨损。     

C／Cu复合材料的摩擦学性能研究

碳纤维增强铜基复合材料是一种用作无润滑摩擦副的新材料。本文介绍了在无润滑条件下Ｃ／Ｃｕ复合材料－４５钢的滑动摩擦试验。试验结果表明，粘附磨损在磨损过程中，占主导地位。     

电铸nano-Al2O3 / Cu 复合材料的组织与性能

采用复合电铸工艺, 在硫酸铜镀液中加入纳米氧化铝颗粒制备了纳米颗粒弥散增强铜基复合材料, 利用扫描电镜、电子透镜对复合材料的表面、拉伸断面和摩擦磨损表面的形貌以及微观组织进行了观察, 并对显微硬度、拉伸性能、磨损性能及电阻率进行了研究。结果显示, 氧化铝颗粒及其团聚体以纳米级尺寸弥散分布在铜基体中, 且与铜基体结合良好。复合材料的硬度最大增幅达42 %。氧化铝颗粒含量在1. 26 %时, 复合材料的拉伸强度和延伸率分别高达385 MPa 、26 %。相对电铸纯铜, 复合材料的耐磨性能明显提高, 而复合材料的电阻率最大增幅小于6 %。      

非连续增强铜基复合材料的研究现状

非连续增强铜基复合材料具有很高的导电、导热性能,以及优异的摩擦磨损特性和较高的高温力学性能,是导电、导热、耐磨、减摩等领域的理想材料。本文综述了非连续增强铜基复合材料的研究现状,介绍了该类材料的设计原理以及力学、摩擦磨损、导电导热等性能,回顾了材料的制备工艺,指出了各种工艺的优缺点,最后阐述了非连续增强铜基复合材料的发展方向。     

碳纳米管增强铜基复合材料的研究进展

本文针对碳纳米管增强铜基复合材料研究中的关键问题进行了综述。对碳纳米管增强铜基复合材料的制备技术进行了分类,总结了粉末冶金法、电化学法以及其他方法的研究进展,并强调了制备方法和复合材料性能之间的关系。分析了碳纳米管增强铜基复合材料的界面特征,并概述和总结了其力学性能、电学性能、热学性能、摩擦磨损性能等方面的研究进展和存在问题。指出改善复合材料的制备方法,获得分散均匀的碳纳米管且与铜基体结合良好的复合材料是提高其综合性能的关键。     

空心微珠-碳纤维共混改性聚酰亚胺复合材料的摩擦学性能

通过模压成型制备了碳纤维与空心微珠共混改性的聚酰亚胺复合材料, 采用MRH-3型摩擦磨损试验机研究了空心微珠含量、滑动速度及载荷对复合材料摩擦学性能的影响, 并对其磨损形貌及机制进行了分析。结果表明: 空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺复合材料摩擦学性能优于其单独填充的聚酰亚胺基复合材料; 空心微珠含量对共混改性的复合材料摩擦系数影响不大, 但其磨损率随着空心微珠含量的增加先减小后增大; 15%空心微珠-10%碳纤维(质量分数)共混增强的复合材料的减摩耐磨性能最佳; 随着滑动速度提高, 空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺复合材料的摩擦系数下降, 磨损率增大; 空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺复合材料摩擦系数随着载荷增加先下降后上升, 而磨损率则随着载荷增加而增大; 空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺的主要磨损机制在较低载荷时为磨粒磨损, 在较高载荷时为粘着磨损和磨粒磨损。     

纤维及晶须增强PTFE复合材料的摩擦磨损性能研究

利用MHK－500型环－块磨损试验机,对炭纤维,玻璃纤维及钛酸钾（K2Ti6O13)晶须增强聚四氟乙烯（PTFE）复合材料在干摩擦条件下与GCr15轴承钢对磨时的摩擦学性能进行了较为系统的研究,并利用扫描电子显微镜（SEM）和光学显微镜对其磨屑和摩擦表面进行了观察。结果表明,炭纤维,玻璃纤维及K2Ti6O13晶须虽增大了PTFE的摩擦系数,但均可将PTFE的磨损量降低2个数量级,其中玻璃纤维的减磨效果最好,K2TiO13晶须的减磨效果最差,由于K2TiO13晶须的承载能力较差,致使K2Ti6O13晶须增强PTFE复合材料的磨损表面发生了明显的挤压变形,因而该复合材料具有较高的摩擦和磨损。     

碳纤维增强铜基复合材料研究进展

本文综述了碳纤维在铜基复合材料中的作用及其表面处理技术的发展现状。总结了近年来碳纤维表面改性方法以及存在的主要问题,分析了碳纤维对铜基复合材料组织的形成及其性能的影响。最后展望了碳纤维的发展前景。     

莫来石与碳纤维协同填充的聚四氟乙烯基复合材料及其摩擦学性能

为了提高聚四氟乙烯（PTFE）的摩擦学性能,采用机械混匀、带温预压及烧结等工艺制备了莫来石和碳纤维填充的PTFE基复合材料,并通过FTIR、XRD、万能材料试验机、洛氏硬度计、DSC及热机械分析分别表征了PTFE基复合材料的显微结构、力学性能和热学性能;然后,使用MRH-3 型高速环块磨损试验机测定了复合材料的摩擦系数和磨损率,通过自制的硅油砂浆磨损装置测定了复合材料在不同温度下的耐砂浆磨损性能;最后,借助3D测量激光显微镜研究了复合材料摩擦面形貌,并分析了摩擦磨损机制。结果表明:莫来石和碳纤维在PTFE体系中起到填充增强作用,20wt%莫来石-10wt%碳纤维/PTFE复合材料的弹性模量由364 MPa增加至874 MPa;20wt%莫来石-10wt%碳纤维/PTFE复合材料的干摩擦系数较大,但其磨损率与纯PTFE相比降低了3个数量级以上,且此复合材料在水摩擦条件下仍能保持较好的摩擦系数和磨损率,摩擦系数为0.157,磨损率为7.40×10-6 mm3·N-1·m-1;此外,20wt%莫来石-10wt%碳纤维/PTFE复合材料在较高温度下仍能表现出良好的耐砂浆磨损性能。所得结论表明改性得到的PTFE 基复合材料的摩擦学性能显著提高,复合材料可用于有杆抽油井防偏磨。      

纳米TiO2与炭纤维协同填充PTFE复合材料的摩擦磨损性能

考察了不同含量的纳米二氧化钛对炭纤维/聚四氟乙烯复合材料摩擦磨损性能的影响,采用扫描电子显微镜、光学显微镜分析了磨损面、磨屑及对偶面转移膜形貌,并探讨了其磨损机理。结果表明,纳米TiO2与炭纤维能够很好地协同增强聚四氟乙烯,改变磨屑形成机理,有利于形成均匀致密的转移膜,明显提高CF/PTFE复合材料的耐磨性。当纳米TiO2含量为5%时,10?/PTFE复合材料表现出最佳的耐磨性,耐磨性又提高了2.77倍,而磨屑尺寸只有未加时的1/20。     

碳毡/铜复合材料的摩擦磨损特性研究

本文研究了用电沉积法制备的碳毡/铜复合材料的摩擦磨损特性。研究结果表明,在干摩擦条件下,复合材料的耐磨性主要与摩擦副间维持连续有效碳膜时间的长短有关,该时间取决于碳毡纤维的体积分数。在油润滑条件下,碳毡/铜复合材料的耐磨性与复合材料的硬度及纤维弯曲和破断所消耗能量的多少有关。在这两种条件下,复合材料的耐磨性均明显优于常用耐磨铜合金ZQSn6-6-3.     

碳纤维及石墨填充聚四氟乙烯复合材料的摩擦学性能研究

利用M-200型环-块摩擦磨损试验机对石墨(Gr.)及碳纤维(CF)填充聚四氟乙烯(PTFE)复合材料的摩擦磨损性能进行了研究,探讨了石墨及碳纤维的协同润滑效应.认为碳纤维的加入大大提高了复合材料的承载能力,石墨的加入减小了碳纤维表面与对偶的摩擦系数,从而降低了碳纤维的脱落趋势,提高了复合材料的耐磨性.利用扫描电子显微镜(SEM)对PTFE复合材料的摩擦面及对偶转移膜进行了观察.结果表明,本实验中20%的石墨和10%碳纤维填充PTFE复合材料的摩擦磨损性能最好,且在高载荷下的摩擦磨损性能尤为突出,具有一定的应用价值.     

氧化铝体积分数对Al2O3f+Cf/ZL109混杂复合材料干滑动摩擦磨损行为的影响

利用挤压铸造法制备了Al₂O_3f+C_f/ZL109短纤维混杂金属基复合材料,并探讨了Al₂O₃纤维对该混杂复合材料干滑动摩擦磨损行为的影响。结果表明:混杂复合材料的摩擦系数以及从轻微磨损到急剧磨损转变的临界载荷均随着Al₂O₃体积分数的增加不断增大。在轻微磨损阶段,复合材料的主要磨损机制为犁沟磨损和层离,且Al₂O₃体积分数为12%时混杂复合材料的磨损率最低。发生严重磨损时,基体和复合材料的磨损机制均为严重的粘着磨损。     

碳纤维含量对碳纤维／中铜石墨复合材料减摩耐磨性能的影响

在干磨擦条件下，对不同碳纤维含量的碳纤维／中铜石墨复合材料，进行了５０ｈ的摩擦磨损试验并借助扫描电镜观察了综们的磨面，结果表明，随碳纤维 增加，碳纤维．中铜石墨复合材料的摩擦系数和磨损量均明显减少。     

稀土处理玻璃纤维填充PTFE复合材料的滑动磨损性能

研究了不同玻璃纤维表面处理对PTFE复合材料在干摩擦条件下滑动磨损性能的影响,并借助扫描电子显微镜(SEM)分析了磨损机理。结果表明:在干摩擦条件下,经表面处理玻璃纤维填充的PTFE复合材料的摩擦系数和摩擦表面温度比未经处理玻璃纤维填充的PTFE复合材料的低,且减磨性能优于未经处理的;而稀土处理玻璃纤维填充的PTFE复合材料的摩擦系数和摩擦表面温度最低,减磨性能最好;未经处理玻璃纤维填充的PTFE复合材料和偶联剂处理玻璃纤维填充的PTFE复合材料都发生了剧烈的粘着转移;偶联剂与稀土处理玻璃纤维填充的PTFE复合材料的磨损机理主要是明显的磨粒磨损;稀土处理玻璃纤维填充PTFE复合材料的磨损形式主要是粘着转移和轻微的磨粒磨损。