表面改性WC颗粒增强铜基复合材料的微观结构与摩擦学特性

WC与Cu界面结合强度不足严重影响铜基复合材料的摩擦磨损性能,但业内尚未有良好的界面调控措施以优化性能。采用铜表面改性WC颗粒改善WC与Cu基体界面,经粉末冶金工艺制备Cu改性WC颗粒增强铜基复合材料,开展复合材料的微结构表征与摩擦学性能研究。研究表明,Cu改性WC颗粒可良好地嵌入铜基体,颗粒与Cu基体界面较基体弹性恢复能力提升33%,硬度提升20%。15 wt.%Cu改性WC增强铜基复合材料具有最佳的物理性能与摩擦学特性,较纯铜粉末冶金材料体积密度提升8%,布氏硬度提升15%,摩擦因数波动幅度最小并稳定在0.75,磨损量最小为0.075 mm^(3),磨痕轮廓圆滑,磨损面最完整且大面积成膜。随Cu改性WC含量增大,主要磨损机制由黏着磨损转变为剥离磨损,Cu改性WC颗粒促进摩擦转移层的形成,抑制磨损面裂纹的横向扩展。Cu改性WC颗粒与铜基体界面结合强度显著提升,15 wt.%复合材料抑制黏着磨损与疲劳磨损,摩擦学性能优异。采用Cu改性WC颗粒增强铜基摩擦材料有望成为优化WC与Cu基体界面提升铜基复合材料摩擦学性能的重要备选途径。