【摘 要】
：
铜基自润滑复合材料是通过特定的制备工艺将固体润滑剂和其他附加成分添加到金属铜基体中,从而具有一定机械强度和自润滑性能的复合材料。它兼具金属铜优异的导电/导热性能、磨合性能和固体润滑剂良好的润滑性能,广泛应用于工程摩擦零件,如电刷、轴承、衬套等。然而,由于金属铜和固体润滑剂在比表面积、密度和表面化学性质等方面存在显著差异,导致自润滑铜基复合材料的界面结合能力较弱,从而极大地削弱了它的减摩、耐磨性能。
【基金项目】
：
广州市科技计划项目（201904010406）；
论文部分内容阅读
铜基自润滑复合材料是通过特定的制备工艺将固体润滑剂和其他附加成分添加到金属铜基体中,从而具有一定机械强度和自润滑性能的复合材料。它兼具金属铜优异的导电/导热性能、磨合性能和固体润滑剂良好的润滑性能,广泛应用于工程摩擦零件,如电刷、轴承、衬套等。然而,由于金属铜和固体润滑剂在比表面积、密度和表面化学性质等方面存在显著差异,导致自润滑铜基复合材料的界面结合能力较弱,从而极大地削弱了它的减摩、耐磨性能。这成为制约自润滑铜基复合材料发展和应用的关键。因此,如何通过优化金属铜/固体润滑剂的界面结构来改善复合材料的摩擦磨损性能,成为自润滑铜基复合材料领域内非常重要的研究方向。为此,本研究以铜/二硫化钼复合材料和铜/石墨烯复合材料为研究对象,采用铜基体铬合金化的措施调控基体/固体润滑剂的界面结构,联合多种表征技术分析摩擦层形貌与成分、摩擦层下方亚表层结构,探讨了界面结构对铜基自润滑复合材料摩擦磨损性能的影响及其作用机理。取得以下结论:1、基体铬合金化调控铜/二硫化钼复合材料界面结构及摩擦磨损性能（1）铜基体中加入适量的铬元素,如1.5 wt.%,可显著提高二硫化钼-铜基复合材料的摩擦磨损性能。在3N载荷下,它的摩擦因数低至0.07,比磨损率为2.4×10-4 mm3N-1m-1,与不含合金元素铬的二硫化钼-铜基复合材料相比分别减少36.4%和80%。其磨损机制是轻微的磨粒磨损。（2）摩擦学性能提高的主要原因是摩擦过程中复合材料磨痕表面形成了一层连续、致密、富含二硫化钼的摩擦层。它提供低剪切强度的滑移接触界面同时减少摩擦副中金属与金属直接接触的面积,有效抑制粘着磨损。（3）此摩擦层的形成得益于合金元素铬优先于铜在二硫化钼/铜界面生成硫铬化合物（Cr5S6）。它一方面提高了复合材料的界面结合强度,一方面有效抑制了二硫化钼与铜反应而成的脆性相。此外,铬对复合材料的基体也起到了很好的强化作用,有效提高了其承载能力。2、基体铬合金化调控铜/石墨烯复合材料界面结构及摩擦磨损性能（1）铜基体铬合金化使复合材料具有更低更稳的摩擦因数和更小的比磨损率,特别是在高载荷工况下。如:在4N载荷下,其摩擦因数（0.21）和磨损率(3.62×10-5mm3N-1m-1)比没有基体合金化处理的样品分别降低了28%和74.5%。前者的主要磨损机制为轻微的磨粒磨损,后者为疲劳磨损。（2）加入的铬合金元素在石墨烯/铜界面处与石墨烯增强相反应生成Cr7C3碳化物,提高石墨烯/铜面结合强度,从而有效压制摩擦诱导的裂纹的萌生和扩展,同时强化复合材料,为摩擦层提供强有力的支承体。这些特性均利于在复合材料表面形成致密而连续的富石墨烯摩擦层,从而提高复合材料的润滑与抗磨损性能。
其他文献
柔性可穿戴设备处于下一代电子设备的最前沿,其中最重要的组件之一就是可匹配的能量存储和转换系统作为电源,例如柔性锂离子电池（LIB）,超级电容器（SC）,太阳能电池,以及微型燃料电池等核心零部件。近年来,探索如何制造更适合且有效的电解质材料,优选电池配置和结构设计,开发具有更好电化学性能的柔性电源,最终实现柔性电子产品的集成,已经成为研究的热点。在广泛研究的电池体系中,水系锌离子电池具有高能量密度、
电子束焊接与传统焊接方法相比,具有焊接缺陷更少、热量更集中、热影响区更小等优点,且焊接工艺参数对焊缝几何形状及接头组织性能有重要影响。高碳高铬不锈钢在机械、汽车等领域广泛应用,但由于含碳量高,其焊接性较差,电子束焊接是提高高碳高铬不锈钢焊接性能和质量的较佳方法之一。本文采用数值模拟和试验相结合的方法,研究5mm厚440C不锈钢电子束焊接接头的焊缝形状变化规律。通过单一变量分组研究各工艺参数（电子束
固体氧化物燃料电池（SOFC）是不需要将化学能燃烧而直接转化为电能的清洁能源装置。SOFC具有燃料范围选择广、材料价格低及电化学反应过程中不产生CO等有害气体的优点。随着对SOFC相关研究的不断探索,SOFC的研究制备技术日渐优化,但还面临着些许问题。如另外传统SOFC工作温度过高,工作温度达到800-1000℃时才能达到电池启动的温度条件,过高的工作温度对电池电化学组件之间热膨胀系数及材料本身性
随着社会的发展,人们生活方式日益多样化的同时,不良的生活习性也影响着人们的身体健康。据统计,我国的冠心病患者人数呈现出逐渐上涨的趋势,该疾病已经对人们的日常生活造成了较大的影响。药物洗脱支架是医治冠心病的有效措施之一,目前市面上许多药物洗脱支架只负载一种药物而无法解决支架植入体内后所产生的平滑肌细胞增殖、炎症、血栓等所有症状,且药物洗脱支架上的载药涂层存在附着力不足,在使用过程中容易出现涂层剥落的
自上个世纪末以来,科技水平得到迅速的发展,一类复合声学材料或结构（声子晶体:由人类合成并周期性分布）越来越受到海内外学者的持续关注。因其通常具备一定弹性波或声波禁带的物理结构特性,因此,它具有丰富的物理意义和开阔的应用前景。它对声波的调控特性主要表现在几个方面:第一个方面是存在声子带隙,即声子带隙频率区间内对应的声波的传播是不被允许的,而频率处于上述带隙频率区间以外的声波是可以完美地进行传播并且不
板式冷凝器的冷凝过程中,制冷剂气体逐渐冷凝成液体,由于重力作用,会出现冷凝液大量聚集在板式冷凝器下部的现象,液膜变厚,热阻增加,导致传热系数急剧减小,传热恶化,且压降增加。本文将分液冷凝技术应用于板式冷凝器,提出多流程分液板式冷凝器,冷凝液从板程间排出,减少了冷凝液的聚集并减薄了液膜厚度,提高了下一流程的干度,可实现传热强化;且由于冷凝液排出,质量流速减小,压降也减小,能够有效提升板式冷凝器器热力
有机朗肯循环（Organic Rankine Cycle,ORC）在中低温热能（太阳能、地热能和生物质能及余热等）发电方面具有广阔的应用前景。在ORC系统中,换热设备（?）损和成本在系统中占主导地位,然而当前对于ORC系统的实验研究及换热设备的变工况运行特性的研究尚不够深入,准确获得变工况下换热器各区域传热、流动及不可逆损失分布和迁移特性,对于深入理解换热器变工况性能、优化设计换热器以匹配ORC系
在日常工作的焊接任务中,工人的客观焊接环境通常比较恶劣,且难以全天候保持高度精神状态不休息的工作,而引入焊接机器人可以有效的缓解上述问题并提升焊接高质量成品率。为了焊接机器人更好的应用于实际作业生产中,研究焊接机器人运动学及轨迹规划对其发展具有重大意义。本文研究课题以国工信沧州有限公司研发的焊接机器人为样机,分析该焊接机器人本体结构的运动学以及焊接曲线的轨迹规划,使焊接机器人运行稳定的同时精准高效
随着社会人口增长和能源危机现象日益加重,寻找新能源代替传统能源愈发重要。质子交换膜燃料电池（PEMFC）除了具有一般燃料电池的优势外,还具有结构简单、工作温度低、发电效率高等突出优点而受到广泛关注。然而,PEMFC运行中质子交换膜要始终保持一定的湿度,湿度过大,会发生水淹现象,湿度不够则会造成膜脱水。这些都会对燃料电池的性能和寿命造成严重影响。为了确保PEMFC在可靠的温度范围内运行,并使电池内温
木质素热解油由各种酚类化合物组成,需要在较高温度下才能实现完全加氢脱氧（Hydrodeoxygenation,HDO）提质,而高温会导致积碳、催化剂烧结和能源消耗大等问题,制约着木质素向烃类液体燃料转化方面的发展。因此,通过改性催化剂提升反应过程中的传热传质特性实现木质素热解油在较低温度下的高效加氢脱氧,对于木质素高效能源化利用具有重要意义。双金属之间的协同效应能有效提升催化剂活性,表现出比单金属