烧结温度对铜-石墨复合材料性能的影响

采用放电等离子烧结技术(SPS)制备铜基石墨复合材料,研究不同烧结温度对铜-石墨复合材料的致密度、维氏硬度、电导率和载流摩擦磨损性能的影响。结果表明:在所制备的铜-石墨复合材料中,石墨均匀分布,铜与石墨界面结合紧密;随着烧结温度的升高,复合材料的致密度、维氏硬度和电导率均升高,但摩擦系数和磨损率均先减小后增大,其中烧结温度为780℃时,摩擦系数和磨损率同时达到最小值;同时,在设定的烧结温度范围内,载流效率和载流稳定性在很小的范围内波动。在设定工况下,载流摩擦损伤机理主要为磨粒磨损,烧结温度在780℃左右时摩擦损伤较轻,烧结温度超过780℃时所制备的材料,磨损时伴有严重电弧烧蚀现象。综合考虑,780℃为制备铜-石墨复合材料的最优烧结温度。     

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。     

C／C复合材料抗电弧侵蚀性能研究

在销盘式"HST-100高速载流摩擦磨损试验机"上,对比考查了C/C复合材料与现役电力机车使用的浸金属碳滑板材料的抗电弧侵蚀性能.借助扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)结合摩擦表面宏观温度的测量,研究了摩擦表面的物相组成与形貌.结果表明,随着速度的增加,两种材料的摩擦系数和磨损率都随之增加,但C/C复合材料的摩擦系数和磨损率均低于浸金属碳材料,且增加的趋势较小.C/C复合材料具有优异的摩擦学性能和载流质量,满足后续高速滑板材料的发展需要.     

载流条件下铜-石墨复合材料摩擦学性能研究

在载流高速摩擦磨损试验机上进行试验,研究了不同电流和速度对铜-石墨复合材料摩擦系数和磨损率的影响,并对摩擦表面的形貌进行了观察和分析。结果表明:电流、速度是影响铜-石墨复合材料载流摩擦磨损性能的重要因素。在速度一定的条件下,随着电流增大,铜-石墨复合材料的摩擦系数减小,磨损率增大;在电流一定的条件下,材料的摩擦系数随速度的增大先升高后降低,磨损率随速度的增大先升高后降低,然后迅速增大,在速度为40 m/s时,材料的磨损机制出现了明显的变化。     

SPS制备铜/石墨烯复合材料的组织与摩擦性能

通过放电等离子烧结(SPS)制备纯铜及铜/石墨烯复合材料,其中石墨烯含量为1.0vol%;使用金相显微镜、扫描电子显微镜、天平和摩擦磨损实验机对制备好的材料进行金相分析、SEM观察、密度测试及摩擦磨损实验。结果表明:石墨烯弥散地分布在铜基体内细化了基体组织,并通过改变基体组织的磨损方式(由粘结磨损转变为磨粒磨损),降低了金属基体的摩擦系数,提高了材料的摩擦性能。同时发现,由于石墨烯具有吸氢的特点,引入少量的石墨烯降低了烧结体的致密度。     

碳/铜复合材料摩擦磨损性能的研究

将用机械合金化法制备的碳/铜复合材料粉末进行放电等离子烧结。对烧结后的样品进行了摩擦磨损性能研究。结果表明,复合材料的摩擦系数均随含碳量的增加呈下降趋势;当碳含量为6%时,磨损率最低。     

CNTs-Cu和C-Cu复合材料的载流摩擦学行为(英文)

采用粉末冶金方法在相同的工艺条件下制备CNTs-Cu和C-Cu复合材料。采用销盘式载流摩擦磨损试验机对两种材料的载流摩擦学行为进行研究。结果表明:铜基复合材料的摩擦因数和磨损率均随着增强体含量的增加而减小,随着电流密度的增加而增大;电流对C-Cu复合材料的影响更加显著;C-Cu复合材料的主导磨损机制是电弧烧蚀和粘着磨损,而CNTs-Cu复合材料的主导磨损机制是粘着磨损和塑性流动变形。     

镀铜碳纤维对Cu/C复合材料摩擦磨损性能的影响

采用天然石墨、短切碳纤维和电解铜粉为原料,通过化学镀的方法在石墨和碳纤维表面均匀镀覆了一层铜粉,采用放电等离子烧结(SPS)工艺制备出Cu/C复合材料,并研究碳纤维含量对其电阻率、密度、硬度和抗弯强度等物理性能的影响。在HT-1000型高温摩擦磨损试验机上测试其摩擦磨损性能,分析了磨损的表面形貌。结果表明:随着碳纤维含量的增加,复合材料的密度逐渐降低,电阻率变化不大,抗弯强度和硬度均有所提高。加入镀铜碳纤维后,有效降低了复合材料的摩擦因数和磨损率,当碳纤维含量在1.5wt%时,复合材料的磨损率最低。碳纤维优异的力学性能增强了复合材料承载能力,减轻了复合材料的黏着磨损,同时碳纤维和石墨的镀铜层提高了碳和铜之间的结合力,有利于应力在碳和铜之间的转移。     

载流条件下铜基粉末冶金滑板材料的电弧侵蚀防护

以粉末冶金/铬青铜为摩擦副,在销-盘式摩擦磨损试验机上进行了载流摩擦学特性研究,结果显示:电流对电弧能量的大小有影响,载荷、速度对电弧能量有显著影响;可以找出一组电流、速度、载荷的最接近最佳匹配的数据,把电弧对粉末冶金滑板材料侵蚀程度减到最小;在水雾条件下,低速可以减小铜基粉末冶金滑板材料的质量磨损率.在最佳的表面粗糙度下电弧能量、质量磨损率最小;摩擦副材料的匹配性可以减小滑板材料的质量磨损率.     

有无电流条件下石墨自润滑铜基粉末冶金材料的摩擦磨损行为研究

以石墨自润滑铜基粉末冶金材料/铬青铜和纯铜基粉末冶金材料/铬青铜为摩擦副,采用销-盘式载流高速摩擦磨损试验机对材料的摩擦学特性进行研究.结果表明,材料的磨损率随滑动速度的增大而减小,电流对摩擦副的摩擦学特性有显著的影响;相同条件下,石墨自润滑铜基粉末冶金材料/铬青铜摩擦副的摩擦系数和磨损率都明显小于纯铜基粉末冶金材料.无电流条件下,摩擦面上出现了明显的粘着痕迹,摩擦副的摩擦磨损机理主要为粘着磨损;在电场作用下,摩擦表面产生熔融孔洞和犁沟现象,磨损机理主要为电气磨损和磨粒磨损.     

二硫化钼-石墨-银基复合材料的载流摩擦磨损性能研究

采用粉末冶金法制备了二硫化钼-石墨-银基复合材料。研究了二硫化钼含量对石墨-银基复合材料物理与力学性能的影响。并在自制的摩擦磨损试验装置上考察了复合材料机械摩擦磨损和载流摩擦磨损性能。结果表明：二硫化钼的加入提高了复合材料的密度、硬度、抗弯强度和导电性。在载流和不载流条件下,随着二硫化钼含量的增加,复合材料的磨损率降低,但摩擦系数稍有升高;载流条件下,复合材料的摩擦系数小于未载流条件下的摩擦系数,磨损率比未载流条件下的大。     

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。     

Cu-La_2O_3复合材料的摩擦磨损特性

采用内氧化法制备Cu-La2O3复合材料。以该复合材料为销试样,轴承钢为盘试样,进行载流条件下的高速摩擦磨损试验,并对销试样摩擦表面进行微观形貌分析。结果表明:在试验条件下,Cu-La2O3复合材料的磨损率随电流的增加而增大,随载荷增加先降低后增加。复合材料的干滑动摩擦磨损机制主要是磨粒磨损、粘着磨损及电弧侵蚀磨损。     

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。     

石墨排列取向对铜基粉末冶金材料制动摩擦学行为的影响

利用放电等离子烧结(Spark plasma sintering,简称SPS)技术并配合机械加工的方式制备了3种相对摩擦工作面石墨取向为0°、45°和90°的铜基粉末冶金摩擦材料。采用MM1000-Ⅱ型惯性制动试验台测试了3种材料的制动摩擦磨损性能，并对其试验后的摩擦表面三维形貌特征、近摩擦面区域特征、磨屑特征和摩擦表面物相进行分析，研究了石墨排列取向对不同制动条件下铜基粉末冶金材料摩擦磨损性能的影响。结果表明：与石墨取向为0°的材料相比，石墨取向为45°和90°的材料的硬度、导热系数均显著提升。随着制动初速度的升高，3种材料的平均摩擦系数均呈现先上升后下降的趋势；在相同的制动条件下，石墨取向为45°和90°的材料的平均摩擦系数与石墨取向为0°的材料相差不大，但磨损率较低，特别是0.8 MPa、250 km/h条件下石墨取向为90°的材料的磨损率仅为石墨取向为0°的材料的31.8%。提高制动初速度均能够促进3种材料摩擦表面形成氧化膜，对于石墨取向为0°的材料，表面形成以Fe₃O₄为主的氧化膜，而对于石墨取向为90°的材料，则形成以Fe     

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.     

滑动频率对超音速等离子喷涂Mo涂层载流摩擦磨损性能的影响

目的 提高45NiCrMoVA钢的高频载流摩擦磨损性能。方法 采用超音速等离子喷涂技术在表面制备Mo涂层,通过红外热成像仪、高速摄像机记录载流摩擦实验中的温度分布、起弧率和电弧形貌。采用载流摩擦磨损试验机、三维形貌仪测算涂层的摩擦系数、稳定性系数、磨痕轮廓和磨损率。利用场发射扫描显微镜、X射线能谱分析仪、X射线衍射仪对磨痕、磨屑进行分析。结果 当滑动频率由5 Hz提升至20 Hz时,起弧率由1.13%提升至8.24%,造成的电弧烧蚀区面积逐渐扩大。载流摩擦过程中表面的温度变化明显受滑动频率与实验时间的影响,各组均在300 s时达到最高温度,范围为63.3~91.7 ℃。随滑动频率的增加,涂层的摩擦系数及稳定性系数呈先下降后上升趋势,15 Hz时,两者值达到最小,为0.337（平均摩擦系数）和1.443。磨损率同样随滑动频率的增加呈先下降后上升趋势,10 Hz时达到最小,为66.6×104 μm3/(N?m);当频率大于15 Hz时,磨痕深度、宽度大幅增加。结论 摩擦膜可以降低摩擦副间的粘着倾向,提高运动稳定性,其形成与破裂受表面温度、材料屈服强度等多方面因素的影响,是导致摩擦系数变化的主要原因。载流摩擦除机械损耗外,还存在电气损耗及电气-机械共同损耗。高频率下,电弧烧蚀现象明显,同时加剧了粘着磨损、氧化磨损、层片剥落及磨粒磨损,导致磨损率较高。     

石墨粒度对C/Cu复合材料载流摩擦磨损性能的影响

分别采用45、150 μm两种粒度的镀铜石墨经粉末冶金法制得C/Cu复合材料,借助销-盘式载流摩擦磨损试验机研究了石墨粒度对C/Cu复合材料载流摩擦磨损性能的影响,利用电镜对磨擦表面进行微观分析.结果表明,45μm石墨颗粒较150 μm石墨颗粒能够减少电弧发生,并提高该复合材料的力学性能和增强摩擦面润滑膜的形成,能有效降低该复合材料的摩擦系数和磨损率.     

动载荷条件下紫铜／铬青铜受流摩擦磨损性能

以紫铜/铬青铜摩擦副为研究对象模拟受电弓与导线的服役条件,在HST100型销盘式高速载流试验机上考察了该材料在动载荷(按正弦规律加载)条件下受流摩擦磨损性能.结果表明:在动载荷条件下,电流是影响其摩擦磨损性能的重要因素.摩擦系数、磨损率均随电流的增大递增,但随着电流的进一步增加其增大趋势减缓;粘着磨损、电弧侵蚀、塑性变形是其主要的磨损形式.     

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。