銅基石墨復合材料制備及其載流摩擦磨損性能研究.pdf

1、銅基石墨復合材料集合了石墨的接觸潤滑性好、熱膨脹系數(shù)低的特點和銅的高導電率和良好延展性的特點，具有良好的導電、耐磨、耐電弧燒蝕性能，成為滑動電接觸部件的理想材料，研究其載流摩擦磨損行為可以為開發(fā)新型電接觸材料提供理論支持。
　　本文選用化學鍍法對石墨表面進行鍍銅處理，采用粉末冶金工藝制備得到銅基石墨復合材料，并對復合材料的機械性能進行了研究；在銷-盤式載流摩擦磨損試驗機上以銅基石墨復合材料/鉻青銅為摩擦副對復合材料進行載流摩擦磨損

2、性能的研究，分析單因素試驗條件下石墨表面鍍銅、石墨粒度、石墨含量以及滑動速度、電流密度對復合材料摩擦磨損性能的影響；通過對摩擦表面形貌的表征，探討了復合材料在不同工況條件下的磨損機制。研究結果如下：
　　石墨表面鍍銅能夠明顯改善石墨/銅界面結合狀態(tài)，提高銅基石墨復合材料的密度和電導率，同時材料的布氏硬度有所降低；在載流摩擦過程中，石墨表面鍍銅能夠明顯降低材料的摩擦系數(shù)和質(zhì)量磨損率。
　　粒度較小的石墨顆粒相較于大粒度石墨顆粒

3、，對銅基體的割裂作用更加顯著，導致材料密度、布氏硬度和電導率的降低；在載流摩擦過程中由于小粒度石墨顆粒分布均勻，能夠有效連續(xù)地為摩擦表面提供潤滑介質(zhì)，減少電弧產(chǎn)生，因而具有更低的摩擦系數(shù)和質(zhì)量磨損率。
　　復合材料中石墨含量的增加，復合材料的密度、布氏硬度和電導率都隨之下降；在載流摩擦過程中復合材料的摩擦系數(shù)和磨損率也隨石墨含量的增加而降低，在石墨含量超過10wt％后磨損率保持在較低范圍內(nèi)，由本文試驗結果可得到在滑動速度為40m/

4、s時復合材料載流摩擦磨損性能最佳的石墨含量為12.5wt%。
　　在載流摩擦條件下，試驗參數(shù)的變化引起摩擦表面粗糙度、溫度和潤滑狀態(tài)的改變，對材料的摩擦磨損性能也造成明顯的影響。復合材料的摩擦系數(shù)隨滑動速度的升高而增大、隨電流密度的增大而呈平穩(wěn)降低的趨勢，而滑動速度和電流密度的增大則直接導致材料質(zhì)量磨損率的升高。
　　銅基石墨復合材料在載流條件下的磨損機制是機械磨損和電氣磨損相耦合的復合磨損機制，摩擦過程中同時發(fā)生粘著磨損、