铜基复合材籵的摩擦磨损性能研究现状/蒋娅琳等
铜基
复合材料的摩擦黁损性能研究现状
蒋娅琳,朱和国
(南京理工大学材料科学与工程学院,南京210094)
摘要铜基复合材料具有优异的性能及广泛的应用,而随着其应用的愈加广泛,对其摩擦磨损性能的要求
愈加严格。综述了国内外颗粒增强、石墨自润滑、纤维増强和碳纳米管增强铜基复合材料的摩擦磨损性能,并简述了
目前铜基复合村料存在的一些问题及展望。
关键词铜基复合材料颗粒增强石墨自润滑碳纤维碳纳米管摩擦蘑损
中图分类号:TR333
文献标识码:A
Research Status of Friction and Wear Properties of Copper Matrix Composites
JANG Yalin, ZHU Heguo
School of Materials Science and Engineering, Nanjing University of Science Technology, Nanjing 210094)
Abstract Reinforced copper matrix composites has excellent performance and a wide range of applications, as
their applications become more widespread, it requires etter frction and wear perfomance. Friction and wear per
formance of copper matrix reinforced by particles, self-lubricating graphite, fibers both at home and abroad are an
lyzed. Some existing problems and prospect of the current rescarch status are introduced briefly
Key words copper matrix composites, particle reinforcement, self-lubricating graphite, carbon fiber, carbon
nanotubes, friction and wear
0引言
其研制和开发日趋广泛1?
TC颗粒硬度高,具有良好的力学性能,是优良的耐磨
铜基复合材料具有较高的强度及良好的导电导热性、减材料。例如,将Cu-CrZr作为基体材料,与TC粉末混合制
磨耐磨性、耐蚀性等一系列优点,在摩擦减磨材料、电接触材备成TiC弥散强化铜基复合材料,在销盘式摩擦试验机上进
料和机械零件材料等领域发挥着重要的作用2。随着铜基行干摩擦磨损实验,结果表明,随着TC颗粒体积分数的增
复合材料应用的越来越广泛,其对摩擦性能要求越来越高,加复合材料的磨损率先降低后增大,当T℃颗粒体积分数约
因此需要不断开发耐磨铜基复合材料
为3%时磨损率最低?。 Rajkumar K等研究了Cu-TiCC
颗粒增强是常见的在提高复合材料整体强度的同时还复合材料的摩擦性能,实验用纯铜作为基体,TiC和C作为
可以提高其耐膪性的途径,常用的增强颗粒有TiC-的、增强体,利用微波烧结技术制备出了(5%~15%)TiC-
Al2O.[的、 FEAL1、SiC?和WC等。石墨作为自润滑材料也(5%~10%C的铜基复合材料,同时以纯铜试样作对比,在
是常见的提高铜基复合材料耐麾性的增强体,其本身的结构销盘式摩擦试验机上测试两种材料的摩擦性能。结果表明,
使得复合材料兼有基体性能和良好的耐磨性。纤维是一种纯铜磨损量远大于含增强体的复合材料,并且随着TC和C
新的增强体,它比传统的颗粒增强体具有更优异的性能,研含量的增加磨损率呈降低趋勢。这是由于随着石墨含量的
究较多的纤维增强体是碳纤维、Al2O3纤维、W纤维?、增加,复合材料在摩擦过程中更容易产生石墨磨粒,这些磨
SiC纤维?和B纤维2等。新型的增强体还有碳纳米管,其粒起到了润滑作用,降低了复合材料的磨损率。而随着TiC
增强作用与碳纤维增强相比更为明显.
含量的增加,复合材料摩擦滑动的初始阶段发生了磨损,这
1颗粒增强铜基复合材料的摩擦黁损性能
些硬质粒子裸露在磨损表面承载了摩擦载荷,减缦了铜基体
的继续磨损。
颗粒增强即在软韧的Cu基体中形成弥散分布的硬质颗
AI2O2也是常见的增强体之一。 Fathy A等研究了纳
粒,既能改善基体的室温和高温性能,又不明显降低基体的米尺寸的Al2O?颗粒增强铜基复合材料的摩擦磨损性能,实
导电性,达到导电、强度和耐磨性能综合提高的效果。由于验结果证明,经Al2O增强的铜基复合材料耐磨性提高,摩
颗粒增强铜基复合材料具有制造成本低、性能优昇异等优点,擦性能较好。
国家自然科学基金面上项目(51371098)
蒋娅琳:女,1990年生,硕士生,主要从事原位合成铜基复合材料方面的研究E-mail983435845@ qq. cor朱和国:通讯作者,
男,1963年生,副教授,工学博士,主要从事铜基、铁基、钛基、铝基等原位合成复合材料方面的研究E-mail:zhg1200sina,com
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