电流密度对镀铜石墨-铜复合材料载流摩擦磨损性能的影响

本文基于MZL-200H型高速载流摩擦磨损试验机,研究了电流强度变化对镀铜石墨-铜复合材料摩擦学性能的影响规律,通过磨损表面分析,揭示复合材料的损伤机制。研究表明:采用化学镀可以有效改善石墨与铜基体的界面接触能力,表现出石墨相没有出现团聚现象,而是均匀分布在相互连通的连续铜基体中;复合材料的摩擦因数和磨损率相比纯铜有明显的降低,其中摩擦因数随电流的增加而降低,磨损率随电流的增加而升高;随着电流的增大,磨损表面出现大量的电弧烧蚀坑,且坑内还附着一层密集细小的熔融重凝的铜颗粒,磨痕的宽度和深度有明显的提升;复合材料的损伤机制主要以熔融和电弧侵蚀为主,同时伴随磨粒磨损,黏着磨损和氧化磨损。

石墨表面镀铜对石墨-铜复合材料强度影响的研究

石墨与铜的界面结合及石墨在基体中的分布方式是影响石墨－铜基复合材料抗弯强度的重要因素。本文用镀铜石墨粉制备石墨－铜复合材料，并测定了材料的抗弯强度，对断口进行扫描分析。结果表明，石墨经镀铜处理后，使得石墨－铜复合材料抗弯曲强度显著提高。

CVD合成三维石墨烯-铜复合材料及其超高导电性(英文)

石墨烯-铜复合材料具有广阔的应用前景。然而,具有超高导电性的石墨烯-铜复合材料仍未成功开发和应用。本研究利用铜粉烧结内部形成三维微孔,并通过化学气相沉积(CVD)法合成石墨烯-铜异质结构。将其挤压成直径为4 mm的铜-石墨烯复合线材,测量了其在室温和高温下的电导率,获得了导电率(101.0%IACS)高于国际退火铜(100%IACS)的铜-石墨烯复合材料,且石墨烯-铜复合导线的高温载流量比纯铜线高5.45%。本研究为获得超高导电性铜基复合材料提供了新的思路。

基于分子动力学模拟的铜-石墨烯复合材料耐烧蚀性能提升方法

直线推进机构的轨道因滑动电弧烧蚀严重易导致发射失败,研究新的耐烧蚀金属材料是提高发射效率的关键,目前鲜有性能优异的铜-石墨烯复合材料(CuGr)在极端工况下滑动电弧烧蚀的研究。该文对石墨烯层叠式分布CuGr模型进行分子动力学模拟,揭示模拟烧蚀中模型表层温度和材料微观结构的演变规律,并提出石墨烯在材料中合适的掺杂方式。结果表明:石墨烯质量分数越高,层数越少,CuGr导热性能越好。石墨烯能有效的减少轰击最大侵入距离。基体中石墨烯也可阻挡位错深入,不引起反尺寸效应时石墨烯层数越多,质量分数越大,应变残留深度越小。石墨烯可以降低最终侵蚀坑的深度和减少基体材料的质量损失,CuGr模型的侵蚀坑深度类似,质量损失方面各模型相差较小但随着层数增加呈现减小趋势,且都优于Cu模型。综合对比模拟结果,效果最优的是石墨烯6层分布Cu Gr1%。上述结果可揭示铜-石墨烯复合材料耐烧蚀作用规律和微观机理,为制备耐烧蚀性能更高的CuGr材料提供理论依据和技术支持。

碳纤维-中铜-石墨复合材料的摩擦磨损性能研究

对采用粉末冶金法制备的含不同质量分数的碳纤维－中铜－石墨复合材料，在滑动速度为１５ｍ／ｓ，载荷４．９Ｎ的条件下，分别进行了５０ｈ的不通电和通电干摩擦试验，并用扫描电镜对其磨损表面进行了观察分析．结果表明：在无电流干摩擦条件下，随碳纤维含量的增加，复合材料的摩擦系数和磨损量逐渐减小；而在电流密度为２０Ａ／ｃｍ２时，复合材料的摩擦系数比不通电时小，但磨损量比不通电时大３～７倍，磨损机理也有差别．

铜-石墨材料摩擦学行为的研究

采用粉末冶金技术制备了铜-石墨烧结材料,通过定速摩擦试验机,研究了石墨含量与第三体形态的关系及对材料摩擦性能的影响.结果表明:石墨含量小于15%时,石墨对材料的孔隙度及摩擦温度影响明显,表现出材料的摩擦磨损性能与石墨含量密切相关,这归因于干摩擦条件下摩擦表面形成的含有石墨粒子的第三体对摩擦性能作用明显.石墨含量低,形成的第三体金属成分高,硬质金属的犁沟作用导致摩擦系数和磨损率较高.随石墨含量增加,第三体中的石墨含量增加,这导致第三体致密程度和黏着程度降低,松散易流动的第三体有利于降低犁沟程度,从而起到降低和稳定摩擦系数、减少磨损率的作用.

纯石墨和铜-石墨的阴极斑点与截流值研究

研究了纯石墨和铜-石墨材料的阴极斑点的特性及真空电弧截流现象。发现纯石墨的阴极斑点呈现随机运动的特点,斑点的直径小于3μm,阴极斑点每次运动的距离约为阴极斑点的半径。而铜-石墨的阴极斑点的运动与Cu相息息相关,它选择性的发生在Cu相上,阴极斑点的大小取决于Cu相的大小,阴极斑点的运动距离为Cu相之间的距离。同时,铜-石墨的真空电弧截流值1.18A,远远大于纯石墨的截流值,这主要是由于两种材料不同的阴极斑点运动特性引起的。

压力对碳纤维-铜-石墨复合材料电磨损性能的影响

研究了在电磨损条件下 ,压力变化对复合材料磨损性能的影响。结果表明 :在纯机械磨损、电磨损条件下 ,复合材料的磨损量均随磨损时间线性增大 ;在纯机械磨损时 ,复合材料的磨损量与压力成正比 ,而在电磨损条件下 ,复合材料的电磨损量随压力的增加呈U形变化 ;复合材料的电磨损与极性有关 ,正刷的磨损量大于负刷。

铜-石墨材料性能间的关联分析

用灰色系统分析方法，以材料的抗弯强度为参考数据列，分析弹性模量、硬度、相对密度与抗弯强度的关联度。对应的关联度数值分别为０．７７，０．６７，０．５３。

电流密度对碳纤维-铜-石墨复合材料接触电压降的影响

研究了碳纤维 -铜 -石墨复合材料在电磨损条件下 ,电流密度的变化 (4～ 1 6A/cm2 )对复合材料接触电压降的影响。结果表明 ,碳纤维 -铜 -石墨复合材料电刷与换向器之间的接触电压降具有非线性特征 ,即电流密度在一定范围内变化对接触电压降影响不大 ;用扫描电子显微镜观察了磨面形貌 ,发现在电刷与换向器之间形成的润滑膜保证了接触电压降的稳定 ,改善了换向性能 ;对复合材料接触电压降的变化机理进行了初步探讨。

压力对碳纤维-铜-石墨复合材料接触电压降的影响

在电磨损条件下 ,研究了压力变化 (7 5～ 30N/cm2 )对碳纤维 铜 石墨复合材料接触电压降的影响 ,结果表明 ,电磨损初期 ,接触电压降随磨损时间的延长而增加 ;随着压力的增加 ,复合材料接触电压降下降 ,但压力超过一定值后 ,接触电压降变化不大。

碳纤维对中铜-石墨复合材料组织与性能的影响

采用传统的粉末冶金法制备了碳纤维－中铜－石墨复合材料，测试了该材料的体积密度、电阻率、硬度、抗压强度和摩擦磨损等性能。并用扫描电镜观察了该材料的显微组织、断口和磨面形貌，分析了碳纤维含量对该材料组织和性能的影响。结果表明碳纤维－中铜－石墨复合材料随碳纤维含量的增加，体积密度和电阻率变化很小，摩擦系数和磨损量明显减小，而洛氏硬度和抗压强度有所升高。

镀铜石墨粉含量对铜-镀铜石墨复合材料组织与性能的影响

比较了用粉末冶金法制备的铜 -镀铜石墨复合材料的显微组织与部分性能。结果表明 ,随镀铜石墨含量的增加 ,铜 -镀铜石墨复合材料的密度和导电性降低 ,但其组织中石墨分布更均匀 ,并且铜有利于构成三维网状 ,使该复合材料具有更好的导电性。

化学原位还原法制备石墨烯-铜纳米颗粒复合物

石墨烯-铜纳米颗粒复合物具有良好的电导率、电催化活性和化学可修饰性,在电化学和生物传感器等方面有广泛的应用前景。本文采用水合肼和KBH4原位化学还原氧化石墨烯和Cu2+混合溶液制备石墨烯-铜纳米颗粒复合物。结果表明:石墨烯-铜纳米颗粒复合物只有在碱性或中性溶液中才能制备成功,水合肼比KBH4的还原效果好。水合肼还原后的石墨烯呈半透明薄纱状,铜纳米颗粒成功地、均匀地沉积在石墨烯纳米片上,独立存在不团聚,大小均匀,边长≈1μm,呈三角形或者六边形纳米片,正六边形纳米片的{111}面、不规则六边形和三角形纳米片的{110}面平行于石墨烯的二维平面。

滑动速度对铜-石墨摩擦层形成、转移及失效的影响

以铜-石墨/45#钢为研究对象,研究大气、干滑动条件下,滑动速度对铜-石墨摩擦层的形成、转移和失效的影响。低速条件下,铜-石墨磨损表面平滑、致密,而高速条件下磨损表面粗糙、松散。铜-石墨在45#钢表面微凸体的切削作用下脱落,一部分形成片状磨屑,另一部分单向转移至45#钢表面形成含铜-石墨的摩擦层。摩擦速度的提高,使铜-石墨摩擦层难于在磨损表面有效形成,加速了其脱落的进程,从而降低了其减摩能力。

电铸制备铜-石墨复合材料的研究

在酸性硫酸铜溶液中采用电铸技术制备了铜石墨复合材料。表面活性剂、微粒浓度、电流密度和搅拌速度等工艺条件对微粒含量具有不同的影响。非离子表面活性剂对微粒共沉积具有较好的效果;随着微粒浓度增大,微粒含量也逐渐增大,最后趋于稳定值;电流密度增大使微粒含量降低;搅拌速度增大时微粒含量存在最大值。铜石墨复合材料的硬度和摩擦系数随着微粒含量增大而减小,但是磨损量先是减小而后增大。摩擦过程中纯铜发生粘着磨损,铜石墨复合材料却表现为剥层磨损。

梯度层对铜基复合材料摩擦学性能的影响

采用粉末冶金方法制备均质石墨−铜复合材料(10%C/Cu,质量分数)和2层梯度石墨−铜复合材料(7%C/Cu-10%C/Cu),研究梯度层对石墨−铜复合材料物理性能和摩擦学性能的影响,并对其摩擦磨损机制进行分析。研究结果表明:梯度复合材料的致密度和导电性相比于均质复合材料都得到了显著提升。在法向载荷为24、26和30 N时,梯度复合材料的磨损率相比于均质复合材料分别降低了8.24%、12.10%和11.30%;梯度材料和均质材料的平均摩擦因数和磨损率均随载荷的增加而升高;梯度复合材料的磨痕深度、宽度和材料挤出高度都比均质复合材料的小,且均随载荷的增加而增大。2种复合材料的磨损机制主要以磨粒磨损为主,氧化磨损和黏着磨损为辅。

压力对碳纤维-铜-石墨复合材料电刷摩擦系数的影响

研究了碳纤维 铜 石墨复合材料在纯机械磨损和电磨损条件下 ,电刷压力的变化 ( 7 5～ 30N/cm2 )对复合材料电刷摩擦系数的影响 ,用扫描电镜观察了磨面形貌 ,对复合材料摩擦系数的变化机理进行了初步探讨。

机械合金化制备铜碳合金增强铜-石墨复合材料

通过机械合金化制备Cu-5%C合金粉,并采用粉末冶金工艺制备铜碳合金增强铜-石墨复合材料即Cu-(Cu-5%C)-C,研究了制粉工艺和Cu-5%C合金粉对该复合材料显微组织及物理性能的影响。结果表明:随着球磨时间的增加,合金粉中铜的晶格常数先增大后减小,衍射峰强度不断降低,半高宽逐渐增大;球磨40h后合金粉中的石墨衍射峰消失,再经400℃退火3h则球磨产生的次生相Cu2O衍射峰消失,且石墨峰未复现。当石墨含量为4%,合金碳含量不超过1.5%时,Cu-(Cu-5%C)-C复合材料试样的电导率均达61%IACS以上;当合金碳含量为1.0%时,复合材料的屈服强度显著提高;当合金碳含量达到1.5%时,复合材料中的合金相严重分解,其增强效果大为减弱。

短炭纤维对铜-石墨复合材料冲击值的影响

以高性能受电弓滑板为应用前景 ,研究了短炭纤维对铜 -石墨复合材料冲击性能的影响 .用粉末冶金法制备了短炭纤维增强铜 -石墨复合材料 ,分析了短炭纤维的含量、分布和取向对复合材料冲击值的影响 .结果表明 ,在纤维体积分数从 1 .5 %增大到 1 1 .5 %时 ,复合材料冲击值先增大后逐渐减小 ;纤维的分布和取向对复合材料的冲击值也有较大影响 .试验证明 ,短炭纤维对于提高铜 -石墨复合材料的冲击值非常有效 ,短炭纤维增强铜