均匀设计在碳铜复合材料电阻率研究中的应用

均匀设计是一种新的试验设计方法 ,特别适用于多因素、多水平试验 ,能有效减少试验量 ,提高试验效率。在研究含粘结剂的碳 铜复合材料的电阻率时 ,采用均匀设计方法 ,给出了碳 铜复合材料导电性能随组分含量变化的经验公式。回归分析表明 ,粘结剂加入量对复合材料电阻率影响较大 ,碳 铜混合粉含铜量对复合材料电阻率的影响较小。根据回归模型所建立的经验公式在试验所选配方范围内有很好的预见性 ,表明均匀设计是进行碳 铜复合材料电阻率多水平试验的良好方法。

基于热压烧结法生产碳铜复合材料的模具设计

热压烧结法是将干燥粉料充填入模型内,从单轴方向边加压边加热,使成型和烧结同时完成。与常规冷压烧结法相比,热压烧结法所制备的复合材料的晶粒更加细小,增强相分布更加均匀,故其综合性能更加优异。由于采用热压烧结法生产特殊的碳铜复合材料没有专用模具,在研究该材料生产工艺过程中,需要对相应的模具进行设计研究。本文根据生产中所遇到的问题,结合实际情况,设计开发出一种新型的热压模具,以配合碳铜复合材料的试验生产,提高生产效率。

载流摩擦用铜-碳复合材料研究现状及展望

铜-碳(碳材料主要包括石墨、碳纤维、碳纳米管、石墨烯等)复合材料因其优异的导电性、导热性和润滑等性能,广泛应用在航天航空、轨道交通、电力电子、武器装备等领域的载流摩擦副中。随着载流摩擦副服役条件越来越苛刻,对铜-碳复合材料的使用性能要求越来越高。介绍铜-碳复合材料的种类和组成,指出铜-碳复合材料存在的问题如强度较低、铜基体与碳材料增强相之间不润湿等,综述铜-碳复合材料的界面改善、制备方法等,并对铜-碳复合材料的发展方向进行展望。

碳/铜复合材料的制备及其对组织性能的影响

本文介绍了自行设计、制造的三步电沉积装置,并就连续三步电沉积工艺加真空热压的方法制备碳纤维增强铜基复合材料进行了研究。探讨了热压参数及纤维比对碳/铜复合材料组织性能的影响。

摩擦速度对铜/碳复合材料载流摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金方法制备了不同石墨含量的铜/碳复合材料,并借助于自制的载流摩擦磨损试验机研究了摩擦速度、石墨含量对铜/碳复合材料摩擦学性能的影响。结果表明:随着石墨含量的提高,复合材料摩擦因数及载流效率逐渐降低,磨损率先降低随后升高,石墨质量分数为10%时材料磨损率最小;同时随着摩擦速度的提高,摩擦因数及磨损率均逐渐升高,载流效率随石墨含量的不同呈现不同的变化趋势。

载流条件下碳纤维细编穿刺织物增强铜复合材料摩擦磨损性能研究

本文采用低压辅助熔渗法制备碳纤维细编穿刺织物增强铜(3D-Cf/Cu)复合材料,研究了载流条件下该复合材料的摩擦磨损特性.结果表明:载流条件下,由于电弧的作用,3D-Cf/Cu复合材料表面产生氧化磨损;载荷和速度一定时,随着电流的增大,3D-Cf/Cu复合材料的摩擦系数逐渐降低,磨损率逐渐增大.相同实验条件下,3D-Cf/Cu复合材料的摩擦磨损性能优于纯Cu.

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．

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。

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。

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。

微米级短碳纤维/铜基复合材料组织和摩擦性能研究

以电解铜粉和酚醛树脂包覆的毫米级短碳纤维为原料,通过球磨—冷压—加压烧结制备了微米级短碳纤维/铜复合材料,研究了短碳纤维长度和分散程度对材料力学和摩擦性能的影响。结果表明:球磨工艺可有效缩短碳纤维长度,制备均匀分散且长度均匀(20~40μm)的微米级碳纤维,进而保证了材料在摩擦过程中可连续产生均匀细小的碳颗粒以阻碍材料的黏着,改善材料的摩擦稳定性和耐磨性。球磨时间不足时,短碳纤维长度差异大且局部存在纤维缠结,摩擦过程中富铜区黏着加剧,易产生片状脱落,磨损较大(2.32×10^(-4)mm^(3)/(m·N));球磨时间过长时,短碳纤维损伤严重,产生大量碳颗粒与短碳纤维共存,过多的碳铜界面和缺陷促进了材料摩擦过程中疲劳损伤导致的大量剥层磨损,耐磨性降低;球磨3 h制备的复合材料综合性能较好,弯曲强度和体积磨损率达到332.9 MPa和1.00×10^(-4)mm^(3)/(m·N),摩擦系数波动范围宽度约为0.0834。

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。

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。

载荷、速度对碳/铜复合材料摩擦表面自润滑固体膜性能的影响

用扫描电子显微镜、电子探针X射线显微分析仪和表面轮廓测试仪等 ,对固体膜的显微形貌、组分含量及表观轮廓粗糙度等进行了系统的观察、测试和分析。结果表明 :在一定的工况参数范围内 ,自润滑固体膜主要由C和Cu两种元素组成 ,其减摩性能保持在某一相对良好的状态 ;当工况参数超出这一范围时 ,自润滑固体膜中的金属含量增多 ,其减摩性能随之恶化。同时 ,摩擦表面的形貌和粗糙度亦随工况参数的不同而变化。

碳/铜复合材料摩擦磨损性能的研究

将用机械合金化法制备的碳/铜复合材料粉末进行放电等离子烧结。对烧结后的样品进行了摩擦磨损性能研究。结果表明,复合材料的摩擦系数均随含碳量的增加呈下降趋势;当碳含量为6%时,磨损率最低。

碳/铜复合材料摩擦磨损性能的研究

将粉末冶金法制备的碳/铜复合材料进行放电等离子烧结。对烧结后的样品进行了摩擦磨损性能研究。结果表明,复合材料的摩擦系数均随含碳量的增加呈下降趋势;当含碳量为6%时,磨损率最低。

新型碳-铜复合材料电刷动态性能研究

1 前言 电刷是电机的重要组成部件,它的功能是在电机的固定部件与旋转部件换向器或集电环之间传导电流。电刷性能好坏直接影响电机。 低压电器(包括汽车、摩托车电机、交流发电机、电动工具电机等)用的电刷大多数在低压大电流状态下(如启动电机)工作,要求电刷具有低的压降及好的滑动接触性能。因此,国内目前几乎都采用过流能力较大的金属石墨电刷,即主要由铜粉+石墨粉烧结而成的。然而这种电刷随金属铜含量的增加虽然能增大载流能力,减少压降,但电刷的滑动接触性能也同时变差,即电刷与换向器的磨损都会增大,还会出现发热膨胀,产生噪声等弊病。因此,传统的金属石墨电刷其电接触性能与滑动接触性能已成为一对矛盾,虽然也通过添加其它元素的方法来改善其综合性能,但都没有实质性的突破,从而也影响了电机性能的提高。

加压烧结树脂碳包覆石墨/铜复合材料的显微组织和性能

以电解铜粉、树脂包覆石墨粉和二氧化硅粉为原料,经粉末冶金和冷压成坯块后,分别采用常压烧结和加压烧结工艺制备树脂碳包覆石墨/铜复合材料,对比两种烧结工艺制备的树脂碳包覆石墨/铜复合材料与现有法国罗兰MCXXP牌号电刷高速列车用接地电刷的显微组织和导电、力学、摩擦磨损性能。结果表明:与常压烧结材料相比,采用加压烧结制备的树脂碳包覆石墨/铜复合材料中,铜相的连通性更好,石墨分布更离散均匀,二氧化硅更好、更多地被嵌入铜基体,复合材料的密度、抗弯强度、硬度、导电和摩擦磨损性能显著提高,且与法国罗兰MCXXP牌号电刷的性能相当。

基于MOF制备铜碳复合材料及其对甲基橙的降解

以对苯二甲酸和三水合硝酸铜为原料,采用溶剂热法合成金属骨架材料Cu-MOF,以其作为前驱体,在氮气氛围下经过不同温度焙烧得到了铜碳复合材料Cu-MOF-θ(θ=700、800、900、1000℃)。通过XPS、SEM和BET分析了Cu-MOF-θ的微观结构和形貌;考察了Cu-MOF-θ作为类芬顿非均相催化剂催化降解甲基橙(MO)模拟废水的特性,优化了pH、初始MO质量浓度并探讨了Cu-MOF-800的循环使用性。结果表明,Cu-MOF-θ样品为以Cu、C、O为主的多孔片层状结构,尺寸随焙烧温度升高而减小。其中,Cu-MOF-800具有最大的比表面积、孔体积和n(Cu^+)/n(Cu^2+);在H2O2浓度12 mmol/L、催化剂质量浓度1 g/L、反应温度50℃、溶液pH=3、MO质量浓度200 mg/L的条件下,Cu-MOF-800对MO降解效率最好,经过60 min反应,MO的降解率达到99%以上;经过4次循环使用后,Cu-MOF-800的降解率仍然保持在96%以上。

压制压力对树脂碳包覆石墨/铜复合材料显微组织与性能的影响

以电解铜粉、天然鳞片石墨、树脂及Si O2粉等为原料,采用粉末冶金方法制备树脂碳包覆石墨/铜复合材料,研究压制压力对该复合材料的组织、导电性能、力学性能以及摩擦磨损性能的影响。结果表明,随压制压力增大,复合材料中Cu相的连通性更好,石墨分布更均匀并发生严重变形成为细长条形状,Si O2更好地被夹持于铜基体之间,复合材料的密度和力学性能增加,但电导率和摩擦性能降低。随压制压力从300 MPa提高至500 MPa,树脂碳包覆石墨/铜复合材料的电导率由12.23 MS/m降低到6.67 MS/m,抗弯强度与硬度(HV)分别由57.40 MPa和22.8提高到73.95 MPa和35.22,10 h的体积磨损率由2.49×10-7 mm3/(m·N)增加到3.04×10-7mm3/(m·N)。