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。

SPS制备铜/镀铜石墨复合材料的组织和性能

采用放电等离子烧结(SPS)制备不同镀铜石墨含量的铜/镀铜石墨复合材料。研究了镀铜石墨含量对复合材料微观组织、密度、导电率、孔隙率和显微硬度的影响。结果表明,随着镀铜石墨含量的增加,铜基体的组织变得细小、均匀。复合材料的密度与镀铜石墨含量满足公式ρ=-0.1506wt%+8.894。当镀铜石墨含量由0wt%增大12wt%,复合材料的导电率由96.4%IACS降低至58.0%IACS,孔隙率从0.1%升高至8.8%。少量的镀铜石墨具有细晶强化作用,能提高复合材料的硬度。当镀铜石墨含量超过4 wt%,复合材料的硬度开始下降,当镀铜石墨含量达到一定值时,复合材料的硬度甚至低于纯铜材料的硬度。

石墨含量及粒度对铜-镀铜石墨复合材料性能的影响

研究了不同石墨含量和粒度对铜-镀铜石墨复合材料的微观组织结构、物理性能、力学性能的影响。结果表明,随石墨含量的增大,材料的密度、抗弯强度减小,电阻率增大。小颗粒石墨复合材料具有较高密度,而大颗粒石墨复合材料的电导率和摩擦磨损性能更好。

Zr元素对铜石墨复合材料界面改性的影响

【目的】铜-石墨复合材料是一种重要的功能材料,界面问题是制约铜-石墨复合材料广泛应用的重要因素。因此,研究活性元素Zr对铜-石墨复合材料界面的影响机制具有重要意义。【方法】采用真空热压烧结技术制备了4种Zr元素含量分别为0 vol.%,2 vol.%,5 vol.%和8 vol.%的铜-石墨复合材料。采用X射线衍射仪和配备能谱仪的场发射扫描电子显微镜对样品进行相组成分析和微观形貌观察,利用维式硬度计和静态液压万能试验机分别对样品进行硬度测试和压缩性能测试。【结果】在900℃的真空环境下,活性元素Zr在铜基体与石墨的界面处与石墨反应生成了新相ZrC,新生成的ZrC在铜基体与石墨的接触界面形成一层均匀的过渡层。【结论】力学性能测试发现硬质相ZrC的形成使铜-石墨复合材料的硬度和抗压强度显著增加。

制备工艺参量对超大颗粒石墨/铜基复合材料基本性能的影响

添加超大石墨颗粒来提高铜的润滑性能具有制备操作简便、工艺成本低等优点。文章在研制超大粒度石墨颗粒作为功能相的铜基复合材料基础上,探讨制备工艺参量对该复合材料热导率、压缩强度和摩擦系数等基本性能的影响。研究发现,该复合制品的热导率明显大于采用等质量的较小粒度石墨原料的复合制品;石墨含量越多,颗粒越小,铜/石墨复合样品的热导率就越低。结果表明,该复合制品的规定非比例压缩强度和抗压强度均明显高于采用较小石墨颗粒的复合制品,其力学性能主要与石墨颗粒大小和添加量有关。在本工作的粒度范围(120~1500μm)和含量范围(5%~15%)内,石墨颗粒越大,含量越少,其复合制品的力学强度就越好。研究还表明:该复合制品的摩擦系数与采用等质量的较小粒度石墨原料的复合制品基本相当;对于摩擦性能,本工作中的石墨含量以10%为佳,粒度以32目即约为720μm为佳。

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。

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。

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。

树脂包覆石墨/铜复合材料的高温和载流摩擦磨损性能

以酚醛树脂粉末、石墨粉、镀铜石墨粉和电解铜粉为原料,采用冷压−加压烧结工艺分别制备树脂包覆石墨/铜和镀铜石墨/铜复合材料,研究两种石墨/铜复合材料的室温、高温以及载流条件下的摩擦磨损性能,并与国外Roland接地电刷进行对比;结合高温(200~600℃)下铜基体晶体结构与材料导电和力学性能的变化规律,分析树脂持续分解对复合材料导电、力学和摩擦磨损性能的影响规律。结果表明:树脂包覆石墨/铜复合材料的高温力学性能优于镀铜石墨/铜复合材料,环境温度达到600℃时,树脂包覆石墨/铜复合材料的剪切强度仅降低6%,而镀铜石墨/铜复合材料的降幅达到24%。树脂包覆石墨/铜复合材料的高温(250℃)耐磨性和摩擦稳定性远优于镀铜石墨/铜复合材料和Roland电刷,载流摩擦因数低于Roland电刷。石墨的树脂包覆能改善铜基复合材料的高温和载流摩擦磨损性能,由于树脂层的保护,石墨即使在高温和载流条件下,也能形成连续完整且稳定的润滑膜,减少摩擦接触的微间隙;摩擦时炭化的树脂破碎成细小硬质颗粒,阻碍材料与对磨盘的黏着磨损;高温下铜基体软化不明显,可减少电弧的发生。

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。

铜/石墨复合材料热变形行为研究

通过Gleeble-3500热模拟试验机对铜/石墨复合材料进行热压缩试验,研究变形温度为700~850℃、应变速率为0.001~1.000 s^(-1)时该复合材料的热变行为。通过光学显微镜研究复合材料显微组织的演变,根据实验数据构建该复合材料的本构方程和热加工图。使用ZenerHollomon参数模型对该复合材料的流变应力进行研究。研究发现,铜/石墨复合材料的流变应力随着应变温度的升高而降低,随应变速度的增大而增大。计算得出该复合材料的热变形激活能为463.02 kJ/mol,表明材料具有良好的成形能力。通过构建的本构方程验证了最大应力的吻合性,发现计算值和试验值的误差在9.5%以内,说明该方程对复合材料的流变行为具有指导作用。热加工图表明了该复合材料的适宜加工温度为780~820℃,变形速率为0.050~0.100 s^(-1);变形温度为830~850℃时,变形速率约为0.001 s^(-1)。

碳纤维对铜-石墨复合材料性能的影响

根据目前电力机车受电弓滑板应用的背景研究了在铜 石墨复合材料中加入碳纤维后对复合材料滑动电接触性能的影响。详细研究了碳纤维的加入量、排列、分布对复合材料密度、电阻率、冲击性能的影响规律 ,并通过与传统滑板性能比较来验证它是一种既具有优良滑动接触性能又具有优良导电性能和一定强度的新型滑动电接触复合材料。

二硫化钼含量对铜-镀铜石墨复合材料性能的影响

用传统的粉末冶金方法制备了二硫化钼-铜-镀铜石墨及二硫化钼-铜-石墨复合材料,对其电阻率、抗弯强度、硬度和耐磨性进行了测试,并用金相显微镜和SEM观察了该复合材料的显微组织和磨面形貌,分析了二硫化钼含量对这两种复合材料的组织与性能的影响,结果表明,随着二硫化钼含量的增加,铜-镀铜石墨复合材料的电阻率略微增高,抗弯强度和硬度值提高;二硫化钼-铜-镀铜石墨复合材料的各项性能指标均优于二硫化钼-铜-石墨复合材料的性能指标;在磨损实验中二硫化钼的加入增强了两种材料的机械磨损的耐磨性。

不同粒度和石墨含量对铜-镀铜石墨复合材料性能的影响

研究了不同粒度和石墨含量对铜-镀铜石墨复合材料性能的影响。结果表明,大颗粒石墨复合材料具有较高的电导率,而小颗粒石墨复合材料在硬度以及摩擦磨损性能上更好;无论哪种粒度的石墨,其质量分数为9%时综合性能最优。

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．

石墨/铜基复合材料真空液相浸渗过程动力学研究

用真空浸渗法制备石墨 /铜基复合材料 ,从多孔介质的渗流物理理论出发 ,分析了颗粒堆积多孔体的孔隙结构 ,研究了在 0 .0 985 MPa的压力作用下 ,铜液浸渗石墨颗粒堆积多孔体的浸渗动力学过程 ,分析认为铜液对多孔体的浸渗以紊流方式进行。文中还同时探讨了浸渗过程中浸渗速度的变化 ,润湿角对浸渗的影响。比较了铜液分别浸渗未涂层处理石墨颗粒、碳化物涂层石墨颗粒后的组织。结果表明 ,涂层能有效促进浸渗并改善浸渗缺陷 ,在真空负压压力下 ,铜液可以浸透由涂层石墨颗粒组成的多孔体。

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。

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。