C-B-Cu-Al基自潤滑材料的制備及其摩擦學(xué)性能的研究.pdf

1、石墨/鋁基復(fù)合材料是一種性能優(yōu)良的自潤滑材料,具有良好的耐摩擦性能、較高的比強度和優(yōu)良的環(huán)保性能,因此擁有廣闊的發(fā)展前景。但石墨與鋁的潤濕性能差,制備工藝復(fù)雜。且在摩擦過程中,石墨/鋁基復(fù)合材料表面形成的石墨潤滑膜與基體結(jié)合力差,容易團聚與脫落,影響其潤滑性能。
　　本文通過水(溶劑)熱法制備C/B/Cu復(fù)合材料,攪拌鑄造法制備C/B/Cu-Al基自潤滑材料。采用XRD、SEM、Mapping、TEM、金像組織觀察、力學(xué)性能試驗、

2、摩擦磨損性能測試等方法對其分析。結(jié)果表明:C/B/Cu復(fù)合材料有效改善了鋁基復(fù)合材料的潤滑性能,克服了石墨/鋁基復(fù)合材料的上述缺點,同時對鋁合金基體有一定的細化效果,提高了其力學(xué)性能。
　　針對石墨顆粒與鋁溶液潤濕性差的難題,開展了水(溶劑)熱法制備C/B/Cu復(fù)合材料的研究。重點考察石墨與乙酸銅的摩爾比、反應(yīng)溶劑種類和反應(yīng)溫度對復(fù)合材料合成效果的影響,確定C/B/Cu復(fù)合材料合成反應(yīng)的最佳工藝。通過XPS分析在最佳工藝條件下制備

3、的復(fù)合材料,結(jié)果顯示材料表面含碳元素與含銅元素的原子個數(shù)比為2.37,質(zhì)量比為0.59。
　　系統(tǒng)研究C/B/Cu-Al基自潤滑材料的制備工藝,確定了最佳的制備工藝參數(shù),制備了C/B/Cu復(fù)合材料含量不同的鋁基復(fù)合材料。通過顯微組織觀察發(fā)現(xiàn), C/B/Cu在鋁基體中的分布均勻,沒有出現(xiàn)類似石墨在中鋁液中的團聚現(xiàn)象;由于C/B/Cu與Al基體的結(jié)合性能好,且有一定的細化效果,可提高材料的力學(xué)性能,加入3wt％C/B/Cu后的抗拉強度

4、和延伸率分別比加入相同含量石墨時高10.8%和14.3%。
　　隨著C/B/Cu復(fù)合材料含量的增加,C/B/Cu/Al基復(fù)合材料的摩擦性能獲得顯著改善。在轉(zhuǎn)速為200r/min,載荷為10kg的干滑動摩擦條件下,加入3wt%C/B/Cu的復(fù)合材料穩(wěn)定后摩擦系數(shù)為0.29。加入3wt%C/B/Cu后,試樣磨損率比加入相同含量石墨時低15.5%。通過對C/B/Cu/Al基自潤滑材料摩擦表面SEM分析,確定摩擦表面形成了由Fe的氧化物、