【摘 要】
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通过粉末冶金法制备的铜基复合材料具有优异的物理和化学性能,例如高比强度,优异的耐热性和耐磨性,小的热膨胀系数和良好的尺寸稳定性等。因此,铜基复合材料可用作航空航天,
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通过粉末冶金法制备的铜基复合材料具有优异的物理和化学性能,例如高比强度,优异的耐热性和耐磨性,小的热膨胀系数和良好的尺寸稳定性等。因此,铜基复合材料可用作航空航天,军事和汽车工业中的制动摩擦材料。二硫化钼(MoS2)由于其独特的六边形分层结构而成为使用最广泛的固体润滑剂。在铜基复合材料中添加MoS2可以减少磨损量,提高摩擦磨损性能。所以本文采用粉末冶金法制备了Cu-MoS2复合材料。近年来,如何通过改进制备工艺和原料体系来提高材料的摩擦磨损性能和摩擦稳定性一直是研究的重点。本文对比研究了烧结工艺和MoS2含量对材料的微观组织形貌、硬度及摩擦磨损性能的影响规律,并探讨了其摩擦磨损机理。研究发现:当烧结温度达到820℃以上时,Cu与MoS2发生反应生成新的化合物,在N2+H2烧结气氛下主要生成硫化亚铜和铜钼硫化合物,在Ar烧结气氛下只生成铜钼硫化合物。当烧结气氛一定时,随着烧结温度的升高,由于样品的界面结合和生成化合物的影响,摩擦系数逐渐增大,磨损量逐渐减小。在720℃下,磨损机制主要为粘着磨损和磨料磨损。在820℃和920℃下,磨损机制主要为磨料磨损。当烧结温度一定时,两种气氛烧结的样品的显微硬度相差不大。但是,由于硫化亚铜具有独特的层状结构,在Ar中烧结的样品的摩擦系数和磨损量都大于N2+H2中烧结的样品,在N2+H2中烧结的样品的表面更光滑,疤痕和流痕面积较少。接下来,进一步探究了MoS2含量对Cu-MoS2复合材料摩擦磨损性能的影响。结果表明:随着MoS2含量的增加,基体组元的连续性降低,逐渐呈离散分布,复合材料的硬度先增大后减小,压缩强度逐渐减小。当MoS2质量分数为3%时,材料具有最佳的力学性能。在进行摩擦磨损实验后发现,随着MoS2含量的增加,复合材料的摩擦系数先降低,然后在一定范围内波动,而复合材料的磨损率先减小后增大,磨损机制由粘着磨损变为磨粒磨损。当MoS2含量为3%时,复合材料磨损率最低,磨损形貌也最光滑。所以,MoS2加入量为3%的铜基复合材料具有最佳的摩擦学性能。
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