銅基電接觸材料的制備與摩擦性能研究.pdf

1、過渡族金屬硫硒化物MX2(M=Nb、Ta、Ti、Mo、W等;X=S、Se、Te)因具有和石墨、MoS2相同的層狀結(jié)構(gòu)已經(jīng)引起科研工作者的關(guān)注和興趣。近些年來，MX2作為固體潤滑添加劑得到了廣泛的研究與應(yīng)用。目前常用的電接觸材料主要是銅合金和銀合金，因?yàn)殂y的導(dǎo)電性很好，通常作為電接觸材料的首選，然而因?yàn)殂y的價(jià)格較高，所以在很多場合限制了其使用。而銅基復(fù)合材料如Cu-MoS2或者Cu-石墨等作為常用的電接觸復(fù)合材料在使用過程中存在較多問題，

2、石墨在真空中磨損率較高，而作為固體潤滑劑的MoS2雖然具有較低的摩擦系數(shù)，但其導(dǎo)電性能差。NbSe2和TiSe2與MoS2有著相似的結(jié)構(gòu)，且它們有較低的電阻率、并能在真空干燥環(huán)境下保持良好的摩擦學(xué)性能，其中TiSe2較為堅(jiān)硬，添加到銅基體中可以改善摩擦特性的同時(shí)提高復(fù)合材料的機(jī)械性能，因此選擇NbSe2和TiSe2添加到銅基復(fù)合材料中作為新型電接觸材料具有新穎性，具體工作如下:
　　(1)本文采用熱固相反應(yīng)法生成NbSe2和TiS

3、e2微納米材料，分別選用兩種不同的反應(yīng)溫度生成了微納米纖維和微納米片。并用XRD，SEM、TEM(HRTEM)對熱固相反應(yīng)生成的合成物進(jìn)行了成分、微觀形貌和結(jié)構(gòu)的分析。測試結(jié)果表明:Se粉和Nb粉在700℃下生成微納米纖維，在800℃下生成微納米片;而Se粉和Ti粉在600℃下生成微納米纖維，700℃下生成微納米片，由HRTEM可以看出均具有層狀生長結(jié)構(gòu)。
　　(2)選用銅基體，將不同形貌的NbSe2和TiSe2微納米顆粒按一定的

4、質(zhì)量比(NbSe2:20wt.％、15wt.％、10wt.％、5wt.％、0wt.％; TiSe2:0wt.％、5wt.％、10wt.％、15wt.％、20wt.％)添加到銅基體中用作固體潤滑相，采用粉末冶金法分別選擇650℃和750℃這兩種燒結(jié)溫度下制備銅基電接觸復(fù)合材料。通過改變負(fù)載、轉(zhuǎn)速和測試時(shí)間等對其進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn)，研究結(jié)果表明:添加NbSe2和TiSe2微納米纖維比添加NbSe2和TiSe2微納米片的銅基復(fù)合材料摩擦學(xué)性能更

5、優(yōu)異;同時(shí)發(fā)現(xiàn)添加10wt.％ NbSe2和10wt.％ TiSe2銅基電接觸復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能是最優(yōu)的。
　　(3)對銅基-NbSe2-TiSe2復(fù)合材料運(yùn)用X射線衍射儀、掃描電鏡、光電子能譜儀等微觀分析手段，對銅基電接觸復(fù)合材料顯微組織、成分、表面磨痕形貌、磨損行為進(jìn)行分析，探討了在室溫下銅基電接觸復(fù)合材料的摩擦磨損行為及機(jī)理。由銅-NbSe2-TiSe2復(fù)合材料的成分及性能測試結(jié)果分析可知，添加的NbSe2和TiSe2由于