石墨表面金屬鍍層對銅基石墨復(fù)合材料顯微組織和性能的影響.pdf

1、銅基石墨自潤滑復(fù)合材料是由銅合金基體與石墨顆粒組成的復(fù)合材料，其兼有銅合金基體的強度高、導(dǎo)熱快、導(dǎo)電性能好、耐電弧燒蝕等優(yōu)異性能，又具有石墨的自潤滑性能好等特點。其綜合性能優(yōu)良，是制備需要達到自潤滑摩擦效果的零部件以及電接觸導(dǎo)電零部件的理想材料，已廣泛應(yīng)用于交通、軍工、航空航天、電子等領(lǐng)域。但是，銅和石墨在高溫下幾乎不潤濕，在高溫?zé)Y(jié)過后銅基體與石墨顆粒的界面結(jié)合效果較差，制約了銅基石墨復(fù)合材料的應(yīng)用和推廣。本文采用粉末冶金工藝，制備了

2、純石墨、鍍銅石墨、鍍鎳石墨銅基復(fù)合材料，并運用掃描電子顯微鏡（SEM）、高速往復(fù)摩擦磨損試驗機、電化學(xué)工作站、能譜分析（EDS）等研究手段分析了石墨表面鍍銅、鍍鎳對銅基石墨復(fù)合材料顯微組織、摩擦磨損性能以及耐腐蝕性能的影響。通過改變銅基石墨復(fù)合材料中石墨的含量（0%Gr、1%Gr、3%Gr、5%Gr），研究了石墨含量對復(fù)合材料密度及顯微硬度以及摩擦磨損性能的影響；同時，分析了不同磨損壓力（10N、20N、40N、60N）下，三種不同石墨

3、銅基復(fù)合材料的摩擦磨損性能的改變。得出以下結(jié)論：
　?、佼?dāng)材料其他成分一定的情況下，隨著石墨含量的不斷增加，純石墨、鍍銅石墨銅基復(fù)合材料的密度會隨著下降，顯微硬度也會隨之不斷下降；而對于鍍鎳石墨銅基復(fù)合材料來說，由于材料中鎳元素的加入以及金屬間化合物的生成使得材料表面的顯微硬度隨著石墨含量的不斷增加而增加。
　　②相比純石墨銅基復(fù)合材料，含有金屬鍍層的結(jié)合界面處的結(jié)合更加緊密，孔隙也大大減少。對于鍍鎳石墨銅基復(fù)合材料來講，鎳

4、與銅合金基體中的銅能無限互溶，復(fù)合材料在燒結(jié)的過程中，石墨表面鍍鎳層將與銅合金基體之間發(fā)生固溶反應(yīng)，從而形成化合物Ni17Sn3和少量的Cu9NiSn3，這些化合物的生成將進一步提高石墨與銅合金基體間的界面結(jié)合效果。
　　③在摩擦磨損初期階段，與純石墨銅基復(fù)合材料的摩擦系數(shù)（0.10~0.125）相比，鍍銅石墨銅基復(fù)合材料及鍍鎳石墨銅基復(fù)合材料的摩擦系數(shù)（0.125~0.15）較高。磨損后期，與純石墨銅基復(fù)合材料相比，鍍銅石墨銅基

5、復(fù)合材料及鍍鎳石墨銅基復(fù)合材料的摩擦系數(shù)低且穩(wěn)定。
　　④在本試驗研究的范圍內(nèi)，隨著石墨含量的不斷增加，三種石墨銅基復(fù)合材料的摩擦系數(shù)及磨損率均會隨之變小。并且在相同石墨含量下，耐磨性按照純石墨銅基復(fù)合材料、鍍銅石墨銅基復(fù)合材料、鍍鎳石墨銅基復(fù)合材料的順序有較大程度的提高。
　?、蒎冩囀~基復(fù)合材料基體在磨損的過程中能承受較大載荷，從而使復(fù)合材料由低磨損率向高磨損率轉(zhuǎn)變的載荷加大，使其能夠在更高的載荷條件下使用。
　

6、?、拊诟g液為3.5%NaCl溶液的條件下，純石墨銅基復(fù)合材料的自腐蝕電位Ecorr=-0.308V，自腐蝕電流密度icorr為5.757×10-4A/cm2；鍍銅石墨銅基復(fù)合材料試樣的自腐蝕電位Ecorr=-0.284V，自腐蝕電流密度 icorr＝1.421×10-4A/cm2；鍍鎳石墨銅基復(fù)合材料的自腐蝕電位 Ecor=-0.279V，自腐蝕電流密度為icorr＝4.442×10-6A/cm2。相比純石墨銅基復(fù)合材料、鍍銅石墨銅基