SiC颗粒增强铜基复合材料载流摩擦磨损行为研究

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SiC颗粒增强铜基复合材料具有优良的热物理性能、较好的力学性能和合理的价格是理想的结构-功能一体化材料,在电子、机械、航空等领域有着广阔的应用前景。然而目前对于SiC颗粒增强铜基复合材料的研究主要集中于制备工艺、界面优化和干摩擦性能等方面。为了进一步挖掘该材料潜在的应用价值,拓展其在电接触条件下的应用范围,本文以SiC颗粒增强铜基复合材料为研究对象,采用粉末冶金法制备不同SiC含量的SiC颗粒增强铜基复合材料,并在自研制的销盘式载流摩擦磨损试验机上,进行了不同工艺参数下的SiC颗粒增强铜基复合材料/铬青铜摩擦副载流摩擦磨损试验,研究了有无载流条件下电流、速度和接触压力对SiC颗粒增强铜基复合材料载流摩擦磨损性能的影响,并进行了微观组织分析。结果表明:  1.在试验范围内,SiC颗粒增强铜基复合材料的密度和导电率随着SiC颗粒含量的增加呈下降趋势。而SiC颗粒增强铜基复合材料的硬度随着SiC颗粒体积分数的增加呈现先升高后降低的变化规律。当SiC颗粒体积分数达到2.5vol.%时,SiC颗粒增强铜基复合材料的硬度达到最大值为85HB。显微组织观察表明,当 SiC颗粒体积分数超到2.5vol.%时,SiC颗粒增强铜基复合材料内部的SiC颗粒存在一定的团聚现象,这是导致了其硬度下降的主要原因。  2. SiC颗粒的加入降低了SiC颗粒增强铜基复合材料的热导率,且SiC颗粒增强铜基复合材料热导率随 SiC增强颗粒体积分数的增加而降低。而 SiC颗粒增强铜基复合材料线膨胀系数随加热温度的升高而升高,而在150℃和350℃,热膨胀曲线在分别出现了两个拐点。  3.载流摩擦磨损试验结果表明,SiC颗粒的引入明显提高了铜基体的抗载流摩擦磨损性能,且有电流时,SiC颗粒增强铜基复合材料和纯铜摩擦系数和磨损率均明显高于无电流时 SiC颗粒增强铜基复合材料的摩擦系数和磨损率。随着载荷和速度的增大,SiC颗粒增强铜基复合材料的摩擦系数随着载荷和速度的增大而降低,而 SiC颗粒增强铜基复合材料的磨损率随着载荷和速度的增大而增加。而随着SiC颗粒含量的增加,SiC颗粒增强铜基复合材料的摩擦系数和磨损率呈现相反的变化趋势,当达到2.5vol.%时SiC颗粒增强铜基复合材料的摩擦系数达到最大值,而磨损率最低。  4、载流条件下,SiC颗粒增强铜基复合材料的磨损表面主要以塑性变形为主,同时纯铜和SiC颗粒增强铜基复合材料销试样表面均存在部分电弧烧蚀现象。
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