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。

树脂包覆石墨含量对铜基复合材料组织和性能的影响

以树脂包覆石墨和电解铜粉为原料,采用粉末冶金加压烧结工艺制备树脂包覆石墨/铜复合材料,对材料的密度、孔隙率、电导率、硬度、抗弯强度、剪切强度和摩擦性能进行检测,结合扫描电镜研究树脂包覆石墨的含量对铜基复合材料显微组织和性能的影响。结果表明:随树脂包覆石墨含量增加,铜基体的连续性降低,石墨在复合材料中的分布由离散向局部偏聚转变。高含量的石墨阻碍了铜颗粒间的烧结致密,且石墨作为铜基体的“缺陷”,在影响铜基体烧结连续性的同时,降低了材料的密度、电导率、硬度、抗弯强度和剪切强度。作为润滑相,石墨有效地改善了材料的摩擦磨损性能。当树脂包覆石墨的添加量达到16%(质量分数)时,材料的摩擦因数最低(0.23),摩擦因数曲线较平稳,摩擦表面最光滑,复合材料具有最佳的摩擦磨损性能。

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。

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)。

树脂碳包覆石墨/铜复合材料组织和性能研究

为低成本制备高性能石墨/铜复合材料,以酚醛树脂包覆石墨粉、电解铜粉、二氧化硅为原料,采用传统的粉末冶金工艺制备了树脂碳包覆石墨/铜复合材料,对比了其与天然鳞片石墨/铜复合材料和镀铜石墨/铜复合材料组织和性能的差异。发现酚醛树脂包覆可有效保护石墨结构完整性,还原铜表面氧化膜,促进铜的扩散烧结,利于致密化。与天然鳞片石墨/铜复合材料相比,树脂碳包覆石墨/铜复合材料的导电性能、力学性能和摩擦磨损性能提高,其电导率、抗弯强度和硬度分别为9.87 MS·m^-1、81 MPa、220 MPa,与镀铜石墨/铜复合材料的相当,且摩擦磨损性能略优于镀铜石墨/铜复合材料。