粉末冶金法制备三维(3D)石墨烯增强铜基复合材料的性能

在Cu-5%Sn合金中加入0~0.4%(质量分数)的3D石墨烯作为增强体,采用粉末冶金法制备3D石墨烯/Cu-5%Sn复合材料,并测试材料的密度、电阻率、抗拉强度、冲击强度、布氏硬度和摩擦磨损性能。结果表明:随3D石墨烯含量增加,3D石墨烯/Cu-5%Sn复合材料的密度和抗拉强度减小,电阻率小幅升高,磨耗量增大;受石墨烯含量的影响不大,材料的摩擦因数受石墨烯含量的影响不大,随制动转速增大而减小。3D石墨烯增强体含量为0.4%的复合材料,摩擦因数稳定性最好。当3D石墨烯加入量为0.2%时,冲击强度为32.5J/cm^2,比基体材料Cu-5%Sn合金提高57.0%;当3D石墨烯加入量为0.1%时,复合材料的布氏硬度(HBW)和伸长率分别为122.0和11.52%,比Cu-5%Sn合金提高22.0%和10.5%。复合材料断口形貌为韧窝花样,为典型的韧性断裂。

球磨参数对石墨烯增强铜基复合材料性能的影响

采用粉末冶金法制备石墨烯增强铜基复合材料,研究全方位行星球磨机的球磨速度、球磨时间和球料比对复合材料的密度、显微硬度、导电率和拉伸性能的影响,并利用扫描电子显微镜(SEM)分析复合材料的显微形貌。结果表明:采用合适的球磨参数,石墨烯在铜基体中分散均匀;但球磨时间过长、球磨速度过快会导致石墨烯团聚,与铜基体之间的界面结合效果变差;随球料比的增加,复合材料的抗拉强度、延伸率和导电率明显改善;球磨速度为400 r/min时,显微硬度和导电率显示出相似的变化趋势。球磨时间直接影响石墨烯在铜基体中分散效果,球磨转速和球料比则影响铜粉颗粒的塑性变形以及石墨烯与铜基体的有效结合,当球料比为3∶1,球磨速度为300 r/min,球磨时间为6~8 h时复合材料的性能最优。

添加不同固体润滑剂橡胶复合材料的力学及摩擦磨损性能

制备了添加不同固体润滑剂(鳞片石墨、超高分子量聚四氟乙烯、尼龙6、硅脂、白色减摩剂)的纤维增强丁腈橡胶/丁苯橡胶/复合材料,研究了橡胶复合材料的硫化性能、力学性能和摩擦磨损性能。结果表明:添加超高分子量聚四氟乙烯润滑剂的橡胶复合材料的综合硫化性能最佳;润滑剂为鳞片石墨时,复合材料邵氏硬度,拉伸强度最大;润滑剂为超高分子量聚四氟乙烯时,复合材料的动摩擦因数、动摩擦因数稳定度波动幅度、磨损率、干/湿环境下动摩擦因数差值最低,分别为0.27~0.29、2%、1.4×10^(-7)g·J^(-1)、0.01,耐磨性能和干湿环境交替稳定性最佳。