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      石墨粒度對C/Cu復合材料載流摩擦磨損性能的影響

      2016-10-27  來自: 南陽正奇實業有限公司 瀏覽次數:1322

      C/Cu復合材料具有銅的高導電率、高導熱率和良好的延展性等特點,又具有石墨潤滑性好、膨脹系數低和比重小的特點,因而具有良好的導電、導熱、耐磨、抗電弧侵蝕性能和高強度而被廣泛應用于各種電焊電極、電器工程開關的觸頭、發電機的集電環、電樞、轉子、電力機車受電弓滑板等處。這種復合材料是在銅基體中均勻分布著石墨顆粒,金屬銅連接成了三維空間網狀結構,石墨具有潤滑和抗熔焊的作用。其傳統制備工藝是將銅粉和石墨粉機械混合而后用粉末冶金方法制得。由于銅和石墨的潤濕性極差,所以石墨/銅界面只能是機械互鎖,結合強度低,材料的物理及力學性能不能滿足應用要求,改善的有效途徑是石墨的表面處理,即石墨表面鍍銅,從而增強銅基體與石墨的界面結合,有助于提高該復合材料的力學和摩擦學性能。目前,對C/Cu復合材料的制備工藝和摩擦性能的研究較多,但對其摩擦磨損機理的分析還不夠深入和,因石墨粒度直接影響到復合材料的組織和力學性能,繼而影響到摩擦性能,所以研究石墨粒度對材料摩擦磨損性能的影響對該材料的應用具有重要意義。鑒于此,本文用冷壓燒結的粉末冶金方法制備采用45、150μm石墨的C/Cu復合材料,探討不同粒度石墨的復合材料在載流條件下摩擦磨損性能與機理。

      選用粒徑分別為45、150μm的高鱗片狀石墨,使用前將其表面鍍銅以改善銅基體與石墨之間的潤濕性。石墨經粗化、敏化、活化等表面處理工序后進行化學鍍銅,石墨顆粒鍍銅后用蒸餾水清洗,在真空干燥箱里干燥以防鍍銅層氧化。將45、150μm的鍍銅石墨粉分別與粒徑為75μm的電解銅粉(純度為99.9%)按照石墨10wt%進行配比,充分混料成為兩組粉末后,在380MPa下壓制成毛坯,在以氫氣還原氣氛保護的鐘罩爐內燒結成型,燒結溫度為850~860℃,保溫1h。最后加工出φ9mm×25mm銷試樣。在銷-盤式載流摩擦磨損試驗機上進行試驗。銷試樣材料是C/Cu復合材料,盤試樣材料是QCr0.5銅合金。采用交流恒流電源為試驗電源,電流為50A,滑動速度分別為5、10、20、30m·s-1,載荷30N,試驗時間10~20s。
      45μm石墨顆粒較150μm石墨顆粒能夠減少C/Cu復合材料電弧的發生,且可顯著改善載流摩擦環境。小粒度石墨顆粒能提高C/Cu復合材料的力學性能和增強摩擦面潤滑膜的形成,從而有效降低該復合材料的摩擦系數和磨損率。

      關鍵詞: 石墨粒度對C/Cu復合材料           

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