论文部分内容阅读
石墨-铜基复合材料以其优异的制动效果和良好的综合性能,被广泛应用于制动装置中。由于铜与石墨互不相溶而且密度相差悬殊,常规铸造很难解决组织不均匀这个难题,所以本文采用了粉末冶金的方法来制备石墨-铜基复合材料。然而,复合材料中铜与石墨的界面润湿性问题尤为重要,界面结合的好坏基本上决定了复合材料性能的高低,因此限制了石墨在铜基复合材料中的应用与发展。本文对比研究了石墨粒度和石墨表面金属化对材料的微观组织形貌、密度、硬度及摩擦磨损性能的影响规律,并探讨其摩擦磨损机理。结果表明,石墨粒度对铜基复合材料的微观组织和性能影响显著。随着石墨粒度的逐渐增大,铜基体的连续性增强。石墨在平行于压制方向的截面上呈条带状分布,在垂直于压制方向的截面上呈块状分布;材料的密度、硬度均呈现出先增加后减小的趋势,而摩擦系数和磨损量均呈现出先减小后增加的趋势;当石墨的粒度为270μm时,材料的密度为5.76g/cm3,显微硬度为107.7HV,布氏硬度为37.5HBS;在摩擦速度为800r/min的干摩擦条件下,其平均摩擦系数为0.35,磨损率为7.37×10-6mm3/m;采用扫面电子显微镜（SEM）对复合材料的摩擦表面进行分析,发现复合材料的磨损形式主要有磨粒磨损、剥层磨损和氧化磨损。为了进一步改善石墨-铜基复合材料的性能,将上述粒度为270μm的石墨进行表面化学镀铜,对比探究了3wt.%12wt.%石墨及镀铜石墨的添加对铜基复合材料组织及性能的影响规律。结果表明,镀铜层形成空间细小的三维网络结构,提高了材料的整体强度;随着石墨及镀铜石墨含量的逐渐增加,材料的密度和硬度均减小,但是镀铜石墨组试样的密度、硬度均优于石墨组试样;镀铜石墨的添加在一定程度上提高了铜基复合材料平均摩擦系数,降低其磨损量;在800r/min的摩擦速度下,当石墨及镀铜石墨含量为9wt.%时,材料的平均摩擦系数分别为0.314、0.335,且磨损量最低分别为8.05×10-6mm3/m、7.83×10-6mm3/m;在摩擦磨损过程中,石墨-铜基复合材料的主要磨损缺陷为凹坑和犁沟,而磨损形式主要为剥层磨损、磨粒磨损和氧化磨损;而镀铜石墨-铜基复合材料的主要磨损缺陷为浅显的犁沟,而磨损形式主要以磨粒磨损和氧化磨损为主。