石墨-铜基复合材料是一类广泛使用的电接触材料,随着科技的不断发展,对电接触材料的性能要求也越来越高。因此,发展高性能的石墨-铜基复合材料是铜基复合材料领域的研究热点之一。本文采用粉末冶金法制备石墨-铜基复合材料,系统研究了三种石墨类型(普通鳞片石墨、胶体石墨和镀铜石墨)及其添加量对目标石墨-铜基复合材料显微组织、体积密度、电阻率、硬度、抗弯强度以及摩擦磨损性能的影响规律及其机理。主要研究结果如下:随着石墨添加量的增大,三种石墨-铜基复合材料中的铜基体相由连续网状结构逐渐转向孤立的块状结构,密度均不同程度的减小,电阻率变大,硬度和抗弯强度下降。相同石墨添加量的条件下,石墨表面的镀铜改性改善了石墨-铜之间的浸润性和界面结合,促进了烧结过程中铜基体相形成连续网状结构,因此镀铜石墨-铜基复合材料的电阻率最低,硬度和抗弯强度最高;胶体石墨对铜基体的割裂作用最明显,因此胶体石墨-铜基复合材料的电阻率最高,硬度和抗弯强度最低;石墨添加量为15wt.%时,普通石墨-铜基复合材料和镀铜石墨-铜基复合材料的电阻率、硬度和抗弯强度均可达到实用电刷的性能要求,然而胶体石墨-铜基复合材料的力学性能无法满足使用要求。相同摩擦磨损实验条件下,镀铜石墨-铜基复合材料的摩擦系数最高,磨损量最小;胶体石墨-铜基复合材料的摩擦系数最小,磨损量最大;普通石墨-铜基复合材料的摩擦系数和磨损量介于二者之间。采用焦磷酸盐电镀铜工艺对碳纤维表面进行连续镀覆改性,通过工艺参数优化,获得了镀层包覆完整均匀、结晶细致、镀层结合力良好且导电性能显著提高的长碳纤维镀铜复合丝,很好地解决了束状长碳纤维连续镀铜工艺中易出现的“黑心”和“结块”问题。为了进一步改善石墨-铜基复合材料的力学性能和摩擦磨损性能,将上述镀铜碳纤维复合添加至三种不同类型的石墨-铜基复合材料中,探究了1wt.%镀铜碳纤维的添加对三种类型石墨-铜基复合材料的微观组织、密度、电阻率、硬度和抗弯强度的影响,对比分析了复合添加镀铜碳纤维前后复合材料的磨损机理。结果表明:镀铜碳纤维均匀分布于铜基体中,未对铜基体的连续网状结构造成割裂,无团聚现象,复合材料的密度和电阻率无明显变化,硬度和抗弯强度升高;通过镀铜碳纤维的复合添加获得的镀铜碳纤维/胶体石墨-铜基复合材料的强度可以达到实用电刷的性能要求。少量的镀铜碳纤维取代了具有良好润滑作用的石墨会一定程度的增大目标镀铜碳纤维/石墨-铜基复合材料的摩擦系数,降低其相同测试条件下的磨损量。摩擦磨损过程中,石墨-铜基复合材料磨损表面缺陷主要由凹坑和犁沟构成,其磨损形式包括:粘着磨损、磨粒磨损、剥层磨损和氧化磨损。少量添加镀铜碳纤维后,镀铜碳纤维/石墨-铜基复合材料的固体润滑膜较为粗糙且附着少量的磨粒。