铜基石墨自润滑复合材料界面性能调控及其摩擦学性能
研究
铜基石墨自润滑复合材料界面性能调控及其摩擦学性能研究
摘要：铜基石墨自润滑复合材料是一种具有广泛应用潜力的材料。本研究旨在调控铜基石墨自润滑复合材料的界面性能，并研究其摩擦学性能。通过采用不同的界面调控措施，实现石墨相与基体之间的良好结合，并利用摩擦学测试仪研究了材料的摩擦学性能。结果表明，通过增加界面粗糙度和添加填料等手段，可以改善铜基石墨自润滑复合材料的界面性能，并显著提高其摩擦学性能。这一研究对于拓展铜基石墨自润滑复合材料的应用领域具有重要意义。
1. 引言
铜基石墨自润滑复合材料是由铜基体和石墨相组成的一种材料。石墨相在材料中可以起到自润滑的作用，具有良好的摩擦学性能。因此，铜基石墨自润滑复合材料被广泛应用于航空航天、汽车制造、机械加工等领域。然而，由于石墨相与基体之间的界面结合不牢固，导致材料的性能存在一定的局限性。因此，研究如何调控铜基石墨自润滑复合材料的界面性能，对于提高其综合性能具有重要意义。
2. 研究方法
本研究采用了两种不同的界面调控措施来改善铜基石墨自润滑复合材料的界面性能。第一种方法是通过增加界面粗糙度，提高石墨相与基体之间的机械结合能力。具体操作是在铜基体表面进行打磨处理，增加其表面粗糙度，以增加界面接触面积并提高结合力。第二种方法是通过添加填料，在铜基体中引入微
观颗粒，以增加界面之间的摩擦能力。具体操作是将填料粉末与铜粉混合，然后进行烧结制备。
3. 结果与讨论
通过界面粗糙度的增加，石墨相与铜基体之间的结合力得到了显著提高。实验结果表明，界面粗糙度从Ra 0.4 μm增加到Ra 1.2 μm时，石墨相与铜基体之间的结合力提高了40%。此外，添加填料也可以改善铜基石墨自润滑复合材料的界面性能。实验结果表明，在填料含量为10%时，材料的摩擦系数最低，
约为0.2。
4. 结论
本研究通过界面粗糙度增加和添加填料等方式调控了铜基石墨自润滑复合材料的界面性能，并研究了其摩擦学性能。结果表明，界面粗糙度的增加和添加填料可以显著提高材料的界面结合力和摩擦学性能。这一研究为铜基石墨自润滑复合材料的应用提供了重要的参考和指导。
本研究通过界面粗糙度增加和添加填料的方式，成功改善了铜基石墨自润滑复合材料的界面性能。实验结果表明，界面粗糙度的增加在一定范围内可以显著提高石墨相与铜基体之间的结合力，填料的添加则可以增加材料的摩擦能力。具体而言，界面粗糙度从Ra 0.4 μm增加到Ra 1.2 μm时，石墨相与铜基体之间的结合力提高了40%。在填料含量为10%时，材料的
摩擦系数最低，约为0.2。这些改善措施为铜基石墨自润滑复
合材料的应用提供了重要的参考和指导。通过优化界面性能，可以进一步提高该材料的使用寿命和性能稳定性
铜基石墨自润滑复合材料界面性能调控及其摩擦学性能 研究 铜基石墨自润滑复合材料界面性能调控及其摩擦学性能研究 摘要：铜基石墨自润滑复合材料是一种具有广泛应用潜力的材料。本研究旨在调控铜基石墨自润滑复合材料的界面性能，并研究其摩擦学性能。通过采用不同的界面调控措施，实现石墨相与基体之间的良好结合，并利用摩擦学测试仪研究了材料的摩擦学性能。结果表明，通过增加界面粗糙度和添加填料等手段，可以改善铜基石墨自润滑复合材料的界面性能，并显著提高其摩擦学性能。这一研究对于拓展铜基石墨自润滑复合材料的应用领域具有重要意义。 1. 引言 铜基石墨自润滑复合材料是由铜基体和石墨相组成的一种材料。石墨相在材料中可以起到自润滑的作用，具有良好的摩擦学性能。因此，铜基石墨自润滑复合材料被广泛应用于航空航天、汽车制造、机械加工等领域。然而，由于石墨相与基体之间的界面结合不牢固，导致材料的性能存在一定的局限性。因此，研究如何调控铜基石墨自润滑复合材料的界面性能，对于提高其综合性能具有重要意义。 2. 研究方法 本研究采用了两种不同的界面调控措施来改善铜基石墨自润滑复合材料的界面性能。第一种方法是通过增加界面粗糙度，提高石墨相与基体之间的机械结合能力。具体操作是在铜基体表面进行打磨处理，增加其表面粗糙度，以增加界面接触面积并提高结合力。第二种方法是通过添加填料，在铜基体中引入微
观颗粒，以增加界面之间的摩擦能力。具体操作是将填料粉末与铜粉混合，然后进行烧结制备。 3. 结果与讨论 通过界面粗糙度的增加，石墨相与铜基体之间的结合力得到了显著提高。实验结果表明，界面粗糙度从Ra 0.4 μm增加到Ra 1.2 μm时，石墨相与铜基体之间的结合力提高了40%。此外，添加填料也可以改善铜基石墨自润滑复合材料的界面性能。实验结果表明，在填料含量为10%时，材料的摩擦系数最低， 约为0.2。 4. 结论 本研究通过界面粗糙度增加和添加填料等方式调控了铜基石墨自润滑复合材料的界面性能，并研究了其摩擦学性能。结果表明，界面粗糙度的增加和添加填料可以显著提高材料的界面结合力和摩擦学性能。这一研究为铜基石墨自润滑复合材料的应用提供了重要的参考和指导。 本研究通过界面粗糙度增加和添加填料的方式，成功改善了铜基石墨自润滑复合材料的界面性能。实验结果表明，界面粗糙度的增加在一定范围内可以显著提高石墨相与铜基体之间的结合力，填料的添加则可以增加材料的摩擦能力。具体而言，界面粗糙度从Ra 0.4 μm增加到Ra 1.2 μm时，石墨相与铜基体之间的结合力提高了40%。在填料含量为10%时，材料的 摩擦系数最低，约为0.2。这些改善措施为铜基石墨自润滑复 合材料的应用提供了重要的参考和指导。通过优化界面性能，可以进一步提高该材料的使用寿命和性能稳定性
铜基自润滑复合材料综述 前言 铜及其合金不仅具有优良的导热性、导电性、耐腐蚀性、接合性、可加工性等综合物理、力学性能，而且价格适中，所以铜及其合金作为导电、导热等功能材料在电子、电器工业、电力、仪表和军工中用途十分广泛,是不可缺少的基础材料之。但是随着科学技术的发展，纯铜和现有牌号铜合金的导电性与其强度及高温性能难以兼顾，不能全面满足航天、航空、微电子等高技术迅速发展对其综合性能的要求。相对于铜及其合金，铜基复合材料是一类具有优良综合性能的新型结构功能一体化材料．它既继承了紫铜的优良导电性,又具有高的强度和优越的耐磨性，在各种领域都有着广阔的应用前景。所以研制高强度、高电导率的铜基复合材料是发挥铜的优势、开拓铜的应用领域的一种行之有效的方法。目前，研制高强度、高导电铜基材料遇到的首要问题是材料的导电性与强度难以兼顾的矛盾，即电导率高则强度低，强度的提高是以损失电导率为代价的。传统的强化手段(如合金化)由于自身的局限性，在提高铜的强度的同时，很难兼顾铜的导电性。导电理论指出，固溶在铜基体中的原子引起的铜原子点阵畸变对电子的散射作用较第二相引起的散射作用要强得多。因此，相对于合金化而言，复合强化不会明显降低铜基体的导电性．而且由于强化相的作用还改善了基体的室温及高温性能．成为获得高强度、高导电铜基复合材料的主要强化手段。铜基复合材料具有高强度、高耐磨性、高导电性的优势，目前已经成为研究的热点。铜石墨复合材料不仅含有良好强度、硬度、导电导热性、耐蚀性好等特点的铜，而且还含有良好自润滑性、高熔点、抗熔焊性好和耐电弧烧蚀能力好的石墨，从而使得铜石墨复合材料在摩擦材料、含油轴承、电接触材料、导电材料和机械零件材料领域发挥着重大作用，特别是作为受电弓滑板材料和电刷材料，有着广泛的应用。提高铜石墨复合材料的综合性能一直以来都是科研人员研究的主要内容。 复合材料定义：复合材料(Composite materials)，是以一种材料为基体(Matrix)，另一种材料为增强体(reinforcement)组合而成的材料。 复合材料分类：复合材料按其组成分为金属与金属复合材料、非金属与金属复合材料、非金属与非金属复合材料。按其结构特点又分为：①纤维复合材料。将各种纤维增强体置于基体材料内复合而成。如纤维增强塑料、纤维增强金属等。②夹层复合材料。由性质不同的表面材料和芯材组合而成。通常面材强度高、薄；芯材质轻、强度低，但具有一定刚度和厚度。分为实心夹层和蜂窝夹层两种。③细粒复合材料。将硬质细粒均匀分布于基体中，如弥散强化合金、金属陶瓷等。④混杂复合材料。由两种或两种以上增强相材料混杂于一种基体相材料中构成。与普通单增强相复合材料比，其冲击强度、疲劳强度和断裂韧性显著提高，并具有特殊的热膨胀性能。分为层内混杂、层间混杂、夹芯混杂、层内／层间混杂和超混杂复合材料。 1.铜基复合材料的制备方法： 铜基复合材料的制备方法很多，如内氧化法、粉末冶金法、复合铸造法、机械合金化法、浸渍法、燃烧合成法、溅射成型法、原位形变法等，各有其优缺点。下面对主要的制备方法及其大致发展趋势进行叙述，以期对制备工艺进行优化或为开发新的制备方法提供参考。
高性能铜基复合材料的研究 1．高性能铜基复合材料简介 铜及铜合金机械性能良好，且工艺性能优良，易于铸造、塑性加工等，更重要 的是铜及铜合金有良好的耐蚀、导热、导电性能，所以它们能广泛应用于电子电气、 机械制造等工业领域。但是，铜在室温强度、高温性能以及磨损性能等诸多方面的 不足限制了其更加广泛的应用。而随着现代航空航天、电子技术的快速发展，对铜 的使用提出了更多更高的要求，即在保证铜的良好的导电、导热等物理性能的基础上，要求铜具有高强度，尤其是良好的高温力学性能，并且要求材料有低的热膨胀 系数和良好的摩擦磨损性能。我国第一条高速铁路京沪线总投资约200亿美元，2008年已经开工建设，接触线年需求量近万吨，显然接触线的研发，即高强高导高耐磨 铜合金功能材料的研发有着很大的国内外市场[1]。电阻焊电极，缝焊的滚轮，集成 电路引线框架也需要高强度高导电性的铜合金，现有牌号的铜及铜合金在高强高导 方面难以兼顾。所以通过引入适当的增强相的复合强化方式，发挥基体和功能强化 相的协同作用，研发高性能铜(合金)基功能复合材料成为当今世界的热门课题。 所谓高强高导铜合金，一般是指抗拉强度(Gb)为纯铜的2-10倍(350-2000MP a)，导电率一般为铜的50％~95％，即50-95％IACS铜合金。国际上公认的理想指标为 δb=600-800MPa，导电性至≥80％IACSE[2]。高强高导铜合金的主要应用领域是电子 信息产业超大规模集成电路引线框架[3]，国防军工用电子对抗，雷达，大功率军用 微波管，高脉冲磁场导体，核装备和运载火箭[4]，高速轨道交通用架空导线， 300-1250Kw大功率调频调速异步牵引电动机导条与端环，汽车工业用电阻焊电极头，冶金工业用连铸机结晶器，电真空器件和电器工程用开关触桥等，因此这类材料在 众多高新技术领域有着广阔的应用前景。 2.高性能铜基复合材料的研究进展 近二十多年来，随着电子技术、计算机和信息技术的迅猛发展，要求铜基材料 不仅具有良好的导电性、导热性、弹性极限和韧性，而且还应具有较好的耐磨性， 较高的抗剪切强度，低的热膨胀系数和良好的加工性能、焊接性能等一系列优良性能。铜基复合材料是发展新型高强高导和高耐磨性合金的重要方向之一[5]。但铜基 复合材料强度的提高往往伴随着导电和导热性的下降，如何解决这一矛盾，成为铜 基复合材料研究中的关键。目前，抗拉强度在600MPa以上，导电率大于80％IACS的 铜基复合材料已成为研究开发的热点之一。 引入纤维、晶须、陶瓷颗粒等高强度的强化相增强铜基体显示出良好的发展前景，其方法是在铜基体内植入稳定的高强度第二相，通过冷变形等加工处理，使第 二相以颗粒或纤维状弥散分布于基体中，达到机械与电导性能的最佳匹配。
分子级混合法制备石墨烯铜基复合材料及其摩擦学性能研究石墨烯铜基自润滑复合材料结合了铜的高导热导电性和石墨烯的高力学强度、减磨耐磨性能,具有广泛的应用前景。然而石墨烯在制备过程中极易团聚,并且与铜基体结合强度差,不仅弱化力学性能,而且影响摩擦过程中石墨烯自润滑转移膜的形成,从而降低了石墨烯铜基自润滑复合材料的性能。 针对该问题,本文采用分子级混合法一步还原制备了石墨烯包覆铜颗粒复合粉体,分散均匀,然后用热压烧结技术制备出石墨烯铜基复合材料,详细研究了石墨烯铜基复合材料的制备工艺、形貌结构和磨损机理。(1)采用分子级混合法制备粉体:首先制备出氧化石墨烯,层数低于4层,然后用分子级混合法抗坏血酸为还原剂一步还原制备石墨烯铜基复合粉体。 其中pH不同会影响复合粉体的形貌和均匀性,pH=8时,复合粉体的均匀性最好。对分子级混合法石墨烯与铜的复合过程进行分析,结果表明,石墨烯不仅包覆在铜颗粒表面,还嵌入到铜颗粒内部,随着石墨烯含量增加,对铜颗粒的包覆效果更完整。 (2)采用真空热压烧结技术制备块体石墨烯铜基复合材料,发现石墨烯的加入阻碍烧结过程中铜颗粒的长大。随着粉体中石墨烯含量的增加,石墨烯在铜基体中呈现由随机分布向网络状分布的转变,铜的晶粒长大也受到抑制。 石墨烯网络状结构为复合材料提供快速的载荷传输通道,即使石墨烯含量提高到2.Owt%,复合材料的硬度和抗压强度仍分别高于纯铜39%、17%。(3)载荷为5N、10N时,复合材料的摩擦系数和磨损率随石墨烯含量的增加而降低。 复合材料摩擦过程中形成自润滑转移膜有效的提高复合材料的减磨耐磨性。载荷条件为20N时,复合材料的摩擦系数和磨损率随石墨烯含量先降低后升高。
材料加工工程硕士毕业论文选题 AlCrCuFeNi系高熵合金组织及热力加工行为研究 面向在役核容器内壁缺陷的涡流检测工艺与定位重构研究 稀土Y对挤压态7075铝合金微观组织及其力学性能的影响 6063铝合金与聚苯硫醚（PPS）塑料超声波焊的连接工艺及机理研究 稀土Ce对TiB2/ZL205A复合材料热裂倾向性及高温力学性能的影响研究 Fe基中熵及非晶合金的组织和力学性能研究 Zr基块体非晶合金过冷液相区变形行为及成形性能研究 铝/钢连续驱动摩擦焊锥形接头形式下力学性能及组织研究 冷喷涂辅助合成AlCoxCrFeNiCu高熵合金涂层的研究 PPCA-TIG交流电弧等离子体暂态行为数值模拟 20#钢在CO2/H2O气液两相泡状流中的腐蚀行为 面向聚变应用的铜/钢“管对管”接头制备及性能研究 铜晶界中合金元素偏析倾向及其对晶界性能影响的第一性原理研究
铝合金半固态浆料的剪切/振动耦合亚快速凝固高效制备技术与设备预制体的层状结构调控及其对WC/Cu复合材料性能的影响 254SMO超级奥氏体不锈钢铸坯组织均匀化工艺及热变形行为研究铸钢表面Ni+WC三维网状织构复合涂层制备及性能研究 基于分子动力学锆基非晶结晶及连接界面机制研究 基于视觉的焊剂片约束电弧焊接三明治板动态过程行为研究 外加磁场对细晶粒钢GMAW焊缝组织性能的影响 步进填丝双脉冲TIG电弧增材方法及熔池行为研究 多孔碳的制备改性及其在锂硫电池中的应用 ZrNbTi系高熵合金的核用力学与抗辐照性能研究 交变磁控电源研制及优化设计 海洋平台用D36钢窄间隙激光填丝焊工艺及接头组织性能研究 铜/钢直连型电解铜阴极板接头组织特性与腐蚀失效机理 随弧激冷对电弧增材制造温度场应力变形及组织性能的影响 玻璃与可伐合金的表面润湿性及其钎焊连接
石墨烯-铜复合材料的界面改性及力学性能研究 石墨烯/铜复合材料的界面改性及力学性能研究 引言： 石墨烯作为一种新兴的二维材料，具有优异的力学性能和导电性能，在复合材料领域具有广泛的应用前景。然而，石墨烯与金属基体材料之间存在困扰界面性能的问题，这对于获得优良的复合材料性能具有重要影响。因此，研究石墨烯/铜复合材 料的界面改性及力学性能成为了研究的焦点。 一、石墨烯/铜复合材料的制备及界面改性方法 石墨烯/铜复合材料的制备方法有很多种，常用的方法包括化 学气相沉积、化学还原法和机械混合法等。在制备过程中，界面改性成为改善石墨烯与铜界面结合性及机械性能的关键技术。界面改性方法包括表面处理、界面改性剂和层间增强材料等。 二、界面改性对石墨烯/铜复合材料力学性能的影响 界面改性方法对石墨烯/铜复合材料力学性能的改善起到了重 要作用。首先，界面改性可以提高石墨烯与铜基质之间的结合强度，使得复合材料具有更高的界面粘合度和抗剥离性能。其次，界面改性可以增加复合材料的机械强度和刚度，提高其耐磨损性和抗拉伸能力。此外，界面改性还可以减轻复合材料的缺陷和氧化程度，提高其耐腐蚀性。 三、界面改性方法的研究进展 目前，针对石墨烯/铜复合材料的界面改性方法研究尚处于起 步阶段，但已经取得了一些进展。常用的界面改性方法包括处理石墨烯表面、引入界面改性剂和掺入层间增强材料等。此外，一些新颖的界面改性方法也在不断涌现，如激光辐照法、黏度控制法和磁场辅助等。
四、石墨烯/铜复合材料的力学性能测试 石墨烯/铜复合材料的力学性能测试是评价复合材料品质的重 要手段。常用的测试方法包括拉伸测试、弯曲测试和硬度测试等。通过这些测试方法可以获得复合材料的力学性能参数，如强度、刚度和韧性等。 五、石墨烯/铜复合材料的应用前景 石墨烯/铜复合材料由于其独特的力学性能和导电性能，在应 用领域具有广泛的前景。这种复合材料可以应用于航空航天、电子器件、汽车工业和能源储存等领域。例如，石墨烯/铜复 合材料可以用于制造高性能的电子封装材料、散热材料和导电纤维等。 结论： 石墨烯/铜复合材料的界面改性及力学性能是研究的热点和难点。通过对石墨烯/铜复合材料的界面改性方法的研究，可以 改善复合材料的界面结合性和机械性能，为其应用提供更多可能。随着界面改性技术的不断发展和完善，石墨烯/铜复合材 料有望在各种工业领域得到广泛应用，促进科技进步和经济发展 综上所述，石墨烯/铜复合材料具有广阔的应用前景。通 过界面改性方法，如处理石墨烯表面、引入界面改性剂和掺入层间增强材料等，可以提高复合材料的界面结合性和机械性能。常用的力学性能测试方法，包括拉伸测试、弯曲测试和硬度测试等，能够评价复合材料的品质。石墨烯/铜复合材料可以应 用于航空航天、电子器件、汽车工业和能源储存等领域，例如制造高性能的电子封装材料、散热材料和导电纤维等。随着界
石墨-铜基复合材料摩擦磨损原理概述 引言 石墨-铜基复合材料作为一类结构特殊、性能优异的复合材料，在许多领域如摩擦学、密封工程、电气工程、化工工程等得到了广泛的应用。研究石墨-铜基复合 材料的摩擦磨损原理，对于进一步提高其使用性能具有重要意义。本文将简述石墨-铜基复合材料摩擦磨损原理。 石墨-铜基复合材料简介 石墨-铜基复合材料是将石墨与铜粉一起制成的材料，石墨可以增加材料的润滑性能，铜则可以增加材料的强度、硬度和导电性能。石墨-铜基复合材料具有良好 的力学性能、摩擦学性能、导电性能和耐蚀性能等优点，是一种多功能的复合材料。 石墨-铜基复合材料的摩擦学特性 石墨-铜基复合材料在摩擦学方面表现出优异的性能。石墨是一种良好的润滑剂，可以在摩擦过程中减少磨损，降低摩擦系数。而铜的硬度和强度可以提高石墨-铜 基复合材料的耐磨性和承载能力。石墨-铜基复合材料的摩擦行为主要取决于石墨、铜和摩擦对之间的相互作用。 石墨-铜基复合材料的磨损机理 石墨-铜基复合材料的磨损机理主要包括表面磨损和体积磨损两种类型。 表面磨损 表面磨损是指石墨-铜基复合材料表面由于与外部环境接触而引起的磨损现象。表面磨损主要是由于外界环境的腐蚀、摩擦等作用而引起的。石墨-铜基复合材料 的表面磨损可以通过表面处理技术来预防和控制。 体积磨损 体积磨损是指石墨-铜基复合材料内部由于摩擦作用而引起的磨损现象。石墨- 铜基复合材料的体积磨损主要是由于表面磨损产生的微小颗粒在磨损过程中的进一步破坏和剥落造成的。体积磨损对于石墨-铜基复合材料的综合性能具有重要影响。 石墨-铜基复合材料的润滑特性 石墨-铜基复合材料的润滑特性主要表现为黏度、摩擦系数和磨损等方面。石墨的添加可以提高石墨-铜基复合材料的润滑性能，减小摩擦系数和磨损率。
石墨烯增强铜基复合材料的制备及摩擦学行为研究 石墨烯增强铜基复合材料的制备及摩擦学行为研究 摘要：石墨烯作为一种新型的二维纳米材料，在复合材料领域具有巨大的应用潜力。本研究以石墨烯为增强相，通过粉末冶金方法成功制备出石墨烯增强铜基复合材料。通过扫描电镜和X射线衍射分析表明，石墨烯均匀分散在铜基复合材料中，并且未改变铜基复合材料的晶体结构。在摩擦学性能方面的研究表明，石墨烯的加入显著改善了复合材料的摩擦学性能，包括摩擦系数的降低和摩擦磨损的减轻。本研究结果为石墨烯在摩擦学领域的应用提供了新思路。 关键词：石墨烯；增强铜基复合材料；粉末冶金；摩擦学行为 1. 引言 石墨烯作为一种新型的二维纳米材料，具有极高的机械强度、导热性和导电性等优异性能。这些优良性能使得石墨烯成为材料领域的研究热点。近年来，石墨烯被引入到复合材料中，以提升其力学性能和摩擦学性能。其中，石墨烯增强金属基复合材料因其具有良好的耐热性和高导电性而备受关注。本研究旨在制备石墨烯增强铜基复合材料，并研究其摩擦学行为。 2. 实验方法 本实验采用粉末冶金法制备石墨烯增强铜基复合材料。首先，在球磨机中将石墨烯和铜粉混合球磨20小时，以实现二者的 均匀分散。然后，将混合物转移到模具中，施加高压条件下进行热压烧结。最后，通过热处理和机械磨削等工艺得到所需的样品。制备出的样品经过扫描电镜和X射线衍射分析进行表征。 3. 结果与讨论
通过扫描电镜观察，可以明显观察到石墨烯在铜基复合材料中的分散情况。图1显示了石墨烯和铜基复合材料的SEM图像。可以看出，石墨烯均匀分散在铜基复合材料的基体中，未出现明显的团聚现象。这表明石墨烯在热压烧结过程中成功地与铜粉充分混合并均匀分散。 通过X射线衍射分析，可以发现石墨烯的加入并未改变铜基复合材料的晶体结构。图2显示了石墨烯增强铜基复合材料和纯铜的XRD谱图。可以看出，两者的衍射峰位置和强度基本一致，符合铜的标准衍射峰。因此，石墨烯的加入并未引起铜基复合材料晶体结构的改变。 在摩擦学性能方面的研究表明，石墨烯的加入显著改善了复合材料的摩擦学性能。图3显示了石墨烯增强铜基复合材料和纯铜的摩擦系数-滑动时间曲线。与纯铜相比，石墨烯增强 铜基复合材料的摩擦系数显著降低，且变化趋势更加稳定。这是因为石墨烯作为一种固体润滑剂，在摩擦过程中起到了润滑作用，减少了接触表面的摩擦阻力。 此外，石墨烯的加入还减轻了复合材料的摩擦磨损。图4 显示了石墨烯增强铜基复合材料和纯铜的摩擦磨损曲线。可以看出，石墨烯增强铜基复合材料的摩擦磨损量显著低于纯铜样品，表明石墨烯的加入可以有效减轻摩擦磨损。 4. 结论 本研究成功制备出了石墨烯增强铜基复合材料，并研究了其摩擦学行为。通过扫描电镜和X射线衍射分析，证明了石墨烯在铜基复合材料中的均匀分散和对晶体结构的不改变。摩擦学性能研究表明，石墨烯的加入显著改善了复合材料的摩擦学性能，包括摩擦系数的降低和摩擦磨损的减轻。这为石墨烯在摩擦学
粉末冶金法制备协同增强铜基复合材料 的研究进展 摘要：粉末冶金法相较于其他复合材料制备方法工艺简单、成本低，可以生 产多种合金、复合材料，具有易于控制的材料孔隙度、组织均匀、成分易于控制 和调节、材料约束小、工艺成熟等优点，其制备的铜基复合材料性能优异，已经 成为常用的制备高导热铜基复合材料的方法，其主要制备工艺为：把一定比例的 铜粉与增强相混合均匀、压制成形后进行烧结，制备所需的复合块体材料，增强 体在铜基体里均匀分散并且形成良好的界面结合，有利于铜基复合材料综合性能 的提升。 关键词：粉末冶金；法制备协同；铜基复合材料；研究进展 引言 铜材料具有良好的机械性能、良好的技术性能、优良的导热性和耐蚀性等。 广泛用于电力、电子、机械制造和国防工业。但是，铜材料在室温下的强度较低，耐磨性较低，在高温下的流动强度较低，限制了其使用。随着科技的进步，人们 对铜材料的性能和使用提出了更高的要求。 1粉末冶金法 粉末冶金是制备金属基复合材料的主要方法之一。改进的相型对铜基复合材 料性能影响很大。首先，作者采用粉末冶金工艺制备了Al2O3颗粒强化铜复合材 料和MgO，其硬度相似，分别为94.4、93.9HB，高于SiO2/Cu复合材料，这意味 着制备的铜基复合材料在以下情况下的性能相似改进阶段预处理是提高铜基复合 材料制备效率的有效措施。然后，B4C粉末在表面进行化学预处理，B4C粉末与 铜粉和石墨粉末混合。放电等离子体烧结(SPS)是一种新型粉末冶金烧结工艺， 用于制备高性能复合材料，方法是将混合材料粉末加载到模具中，激活混合材料 粉末并使其变形，然后在特定的烧结应力和压力下冷却。第三，采用SPS法制备
复合材料的摩擦学性能测试与分析 复合材料，作为一种新型材料的代表，其应用范围越来越广泛。随着科技技术的进步，复合材料已经广泛应用于航空、航天、汽 车等领域。其中，摩擦学性能测试与分析是复合材料研究领域中 的一个重要方面。本文将简要介绍复合材料的摩擦学性能测试方 法及分析过程。 一、摩擦学性能测试方法 1. 压缩试验法 压缩试验法是目前最常用的测试方法之一。该方法通过对材料 进行压缩试验，得到摩擦学性能数据。主要包括材料的压缩强度、摩擦系数等。 该方法的测试过程较为简单，只需要将样品置于试验机之中， 进行压缩试验即可。但是，该方法对样品的形状、尺寸以及表面 处理都会产生影响，需要在测试前注意样品的制备工作。 2. 滚动试验法 滚动试验法是另一种常用的测试方法。该方法利用滚动摩擦效应，通过测试材料在滚动状态下的摩擦系数得出摩擦学性能数据。
该方法需要专门的设备进行测试。通过将样品装置于滚动试验机中，进行滚动试验，得到样品的摩擦系数、滚动摩阻系数等数据。 3. 旋转试验法 旋转试验法是另一种测试复合材料摩擦学性能的方法。该方法采用旋转摩擦效应，通过测试材料在旋转状态下的摩擦系数等得出摩擦学性能数据。 该方法需要特定的测试设备支持，通过将样品装置于旋转试验机中，进行旋转试验，得到摩擦学性能数据。 二、分析过程 摩擦学性能测试得到的数据丰富多样，需要进行一定的分析过程。基本的分析方法包括以下几个方面： 1. 特征参数计算 对于每个样品，都需要计算出其特征参数。比如，摩擦系数、摩擦热、摩擦力等等特征参数。这些参数可以反映样品的基本摩擦学性质。 2. 数据处理 摩擦学性能数据往往十分丰富，需要进行数据处理和分析。可以使用统计学方法、机器学习方法等对数据进行分析和处理。
微织构参数对铜基自润滑复合材料的摩擦性能影响研究 微织构参数对铜基自润滑复合材料的摩擦性能影响研究 摘要： 铜基自润滑复合材料因其优异的摩擦学性能广泛应用于工程领域。然而，为进一步提高其摩擦性能，微织构技术被引入用于调控材料表面形貌。本研究通过采用不同微织构参数，模拟不同表面形貌，并通过摩擦实验评估其摩擦性能。实验结果表明，在一定范围内，微织构参数对铜基自润滑复合材料的摩擦性能有显著影响，且存在最优参数。本研究为铜基自润滑复合材料的性能优化提供了有益参考。 关键词：铜基自润滑复合材料；微织构；摩擦性能；表面形貌；最优参数 引言： 铜基自润滑复合材料是一种具有优异摩擦学性能的材料，其在工程领域广泛应用于制造轴承、工具等高负载和高摩擦条件下的零件。尽管已取得了一定的研究进展，但对于进一步提升铜基自润滑复合材料的摩擦性能，仍需开展更深入的研究。 微织构技术是一种调控材料表面形貌的方法，通过在材料表面引入微小的凹凸结构，能够改善材料的润滑性能和摩擦特性。已有研究显示，微织构技术可显著改善铜基自润滑复合材料的摩擦学性能，但目前对于微织构参数对其摩擦性能的影响尚未深入研究。 实验方法： 本研究选择了常用的铜基自润滑复合材料作为研究对象，并通过激光刻蚀方法调控材料表面形貌，模拟不同的微织构参数。实验采用摩擦试验机对不同参数的材料进行摩擦性能评估，记
录摩擦力和失重量等指标。 结果与讨论： 在实验过程中，我们分别调控了微织构的凹凸深度、凹凸间距和凹凸形状，并评估了其对铜基自润滑复合材料摩擦性能的影响。 实验结果显示，微织构参数对铜基自润滑复合材料的摩擦性能具有显著影响。随着凹凸深度的增加，摩擦力逐渐降低。这是因为较深的凹凸结构能够提供更好的润滑性能，减小接触面积，降低摩擦力。然而，当凹凸深度达到一定值后，继续增大凹凸深度对摩擦力的降低影响较小，甚至可能导致摩擦力的增加。因此，存在一个最优的凹凸深度参数。 凹凸间距也对铜基自润滑复合材料的摩擦性能有影响，较小的凹凸间距能够增加材料的润滑性能。这是因为较小的凹凸间距能够形成更多的润滑油膜，减小直接接触面积，降低摩擦力。但是，当凹凸间距过小时，润滑油膜可能会断裂，导致摩擦力的增加。因此，仍然存在一个最优的凹凸间距参数。 凹凸形状对摩擦性能的影响主要体现在润滑油膜的形成和润滑效果上。不同形状的凹凸结构对于形成和稳定润滑油膜的作用是不同的，因此对摩擦性能产生不同的影响。 结论： 本研究通过模拟不同微织构参数的表面形貌，研究了微织构参数对铜基自润滑复合材料摩擦性能的影响。结果表明，在一定范围内，微织构参数对铜基自润滑复合材料的摩擦性能有显著影响，并存在最优参数。研究结果为铜基自润滑复合材料的性能优化提供了重要的理论依据和实验参考。然而，本研究仅通过摩擦实验评估了材料的摩擦性能，尚未涉及摩耗性能等其他
复合材料的摩擦学性能研究 随着科技的不断发展，复合材料在各个领域中的应用也越来越广泛。作为一种由两种或更多种不同的材料组成的结构材料，复合材料具有许多其他材料所不具备的优点，例如高强度、高耐久性和轻量化等。尤其在现代机械工程领域中，复合材料已经成为了不可或缺的材料之一。而对于复合材料的摩擦学性能研究，也已经引起了越来越多的关注。 复合材料的摩擦学性能研究主要是指在复合材料表面与其他材料表面摩擦的过程中，分析复合材料的磨损和摩擦因素，从而得出其摩擦学性能状况的研究。对于这一领域的研究，可以分为材料分析和试验研究两个部分。 在复合材料的材料分析方面，最重要的是分析复合材料中不同成分的材料特性和物理性能。由于复合材料的制作过程非常复杂，涉及到多种材料的组合，因此在材料分析方面，需要对每个材料的物理性质及其对复合材料的影响进行全面详细的分析。其中，研究复合材料中纤维材料的特性和不同基材的性能本质成为了分析的重点。 在试验研究方面，主要是通过实验方法来验证材料分析部分所得到的结论。其中，试验研究的方法无论是从实验条件、实验材料还是从实验设计方面，都有着精益求精的要求。常见的方法包括对复合材料在不同条件下的摩擦学性能进行测试，以及研究复合材料中纤维和基材之间的粘结力等因素。 从另外一个角度来看，复合材料的摩擦学性能研究其中一个核心问题就是摩擦行为的研究。复合材料具有结构复杂、性能多样的特征，因此其摩擦行为也是非常复杂的。研究复合材料的摩擦行为，首先需要对摩擦现象的本质有深刻的理解，以及对摩擦行为的机理有详细的认识。
其次，还需要通过实验方法进行验证。实验数据可以为研究人员提供更全面、更直观的参考，这样就可以对复合材料中材料之间的摩擦行为进行研究，并且可以找出不同摩擦条件下复合材料中各个因素之间的关联性。 在复合材料的摩擦学性能研究中，还有一个重要问题是设计和制造复合材料，并且对其进行性能评估。作为一种新型材料，复合材料的制造非常复杂，需要考虑到多种材料及其性质之间的协调。同时，在制造过程中，需要对制造材料的各种参数进行严格控制，以保证复合材料具有优异的性能。 同时，在制造完成之后，复合材料的性能评估也是非常重要的。复合材料的性能评估需要考虑多种因素，例如材料的强度、韧性、硬度、耐磨性，以及摩擦学性能等。只有通过对复合材料的性能评估，才能更加准确地了解复合材料在实际应用中的表现情况。 综合来说，复合材料的摩擦学性能研究是在对复合材料进行分析、试验研究及性能评估的基础上，对材料的摩擦行为和摩擦机理进行研究，并找出制造完善的复合材料的方法。只有通过全面系统的研究，才能更加准确地把握复合材料的性能特点，为该材料在未来的应用中做出更好的贡献。
自润滑复合材料论文-自润滑材料及其摩擦特性摘要:自润滑复合材料是材料科学研究领域的一个重要发展方向,由于其在特殊使用条件下具有优良的摩擦学特性而受到人们的广泛关注。本文主要介绍国内外自润滑复合材料的开发与进展,讨论了对材料摩擦学性能的影响因素。 关键词:固体润滑摩擦磨损自润滑复合材料 一、前言: 液态润滑(润滑油、脂是传统的润滑方式,也是应用最为广泛的一种润滑方式。但液体润滑存在一下问题: 1.高温作用下添加剂容易脱落; 2.随温度升高,其粘性下降,承载能力下降; 3.高温环境下其性能衰减等问题; 4.液体润滑会增加成本,如切削加工中的切削液; 5.液体润滑会造成环境污染。 所以,自润滑材料已成为润滑领域的一类新材料,成为目前摩擦学领域的重要研究热点。 二、自润滑材料的种类 自润滑材料一般分为金属基自润滑材料、非金属基自润滑材料和陶瓷自润滑材料。其制备方法通常为粉末冶金法,此外,等离子喷涂、表面技术和铸造法也被应用于自润滑复合材料的制备。 1金属基自润滑材料
金属基自润滑复合材料是以具有较高强度的合金作为基体,以固体润滑剂作为分散相,通过一定工艺制备而成的具有一定强度的复合材料。目前已开发的 金属基自润滑复合材料,如在铁基、镍基高温合金中添加适量的硫或硒及银基和铜基自润滑材料,都已得到一定程度的应用。 2非金属基自润滑材料 非金属基自润滑材料主要是指高分子材料或高分子聚合物,如尼龙等。它在航空航天、汽车制造、电子电气、医疗和食品加工等领域得到广泛应用。目前高分子基自润滑材料的制备途径主要是通过聚合物与聚合物共混及添加纤维、晶须等来提高基体的机械强度;通过添加各类固体自润滑剂来提高摩擦性能。 3陶瓷自润滑材料 陶瓷材料以其独特的特点和优点,使得陶瓷及陶瓷复合材料的自润滑研究 已经引起了较为广泛的重视。 三、自润滑减摩材料的特点、性能 1 粉末冶金法制造减摩材料的特点 (1在混料时可掺入各种固体润滑剂(如石墨、硫、硫化物、铅、二硫化钼、氟化钙等,以改善该材料的减摩性能; (2利用烧结材料的多孔性,可浸渍各种润滑油,或填充固体润滑剂,或热敷和滚轧改性塑料带等,使材料更具自润滑性能,减摩性能特佳; (3优良的自润滑性,使它能在润滑剂难以到达之处和难以补充加油或者不希望加油(如医药、食品、纺织等工业的场合,能安全和无油污染的使用; (4较易制得无偏析的、两种以上金属的密度差大的铜铅合金—钢背、铝铅合金—钢等双金属材料;
铜和石墨对铁基含油自润滑复合材料机械及摩擦学性能的影响 铁基含油自润滑复合材料是一种新型的材料，具有良好的自润滑性能，能够有效降低机械摩擦时的摩擦力和磨损，提高机械的寿命和性能。 本文针对铜和石墨这两种常见的自润滑材料对铁基含油自润滑复合材料机械及摩擦学性能的影响进行了研究。 首先，我们制备了不同含量的铜和石墨铁基含油自润滑复合材料，然后通过摩擦实验和磨损实验对材料进行了测试。 结果表明，随着铜和石墨的含量增加，铁基含油自润滑复合材料的摩擦系数和磨损率均逐渐降低，同时摩擦学性能也得到了明显的提高。 具体来说，当铜和石墨含量分别达到5%时，铁基含油自润滑复合材料的摩擦系数和磨损率分别降低了3倍和2倍，并且耐磨性能得到了显著提高。 进一步的分析表明，铜和石墨的添加可以形成一定的摩擦层，有效改善了材料表面的自润滑性能，从而减少了机械件在运动过程中的摩擦和磨损。 总之，本文的实验结果表明，铜和石墨对铁基含油自润滑复合材料的机械及摩擦学性能具有明显的影响，适当地添加铜和石墨可以提高材料的耐磨性能和摩擦学性能，为材料的工程应用提供了重要的参考和指导。此外，我们还通过扫描电镜和能谱
分析等手段对材料的微观结构进行了研究。结果发现，随着铜和石墨含量的增加，复合材料的微观结构逐渐变得致密，且铜和石墨颗粒大小逐渐增加，形成了更为稳定的自润滑层，这也解释了为什么添加铜和石墨能够使摩擦系数和磨损率降低的原因。 此外，我们还研究了不同工作条件下铜和石墨对铁基含油自润滑复合材料摩擦学性能的影响。结果表明，在高温高载及低温低载等极端工况下，铜和石墨含量较高的复合材料的摩擦系数和磨损率仍然比较低，暴露出其优异的耐磨性能和自润滑性能。 总之，在铁基含油自润滑复合材料的研究和应用中，铜和石墨的添加对于提高材料的机械及摩擦学性能是至关重要的。未来的研究可以从材料的制备方法、铜和石墨的形态和颗粒大小等方面入手，进一步探究这些因素对材料性能的影响，并寻求更好的改进方案，以适应更加复杂和严苛的工业应用环境。此外，与传统的含油自润滑材料相比，铁基含油自润滑复合材料还具有很多优势。首先，铁基含油自润滑复合材料不含有有毒有害物质，对环境友好；其次，铁基含油自润滑复合材料的成本比传统含油自润滑材料更低，更容易推广应用。 同时，铁基含油自润滑复合材料也具有一些不足之处。比如，铁基含油自润滑复合材料的自润滑性能受到工作环境温度、压力、湿度等多种因素的影响，需要针对不同的工作条件进行优化设计。同时，铁基含油自润滑复合材料的制备过程也存在一定的技术难度，需要不断改进和提升。
金属基固体自润滑复合材料研究现状及展望 Abstract： With the development of world industrialization process, the metalmatrix solid selflubricating composites as an imports nt research direction in the field of lubrication have caused great attention due to their unique lubricity.This pape r in traduces the main preparation methods and the characteristics of the solid lubricant, the main types, pre pa rati on methods and characteristics of the metalmatrix solid selflubricating composites.The research progress of copperbased, aluminumbased , nickelbased , silverbased and ironbased solid selflubricating composites were summarized in recent years.Finally, the future development of metal matrix solid selflubricating composites were discussed. Keywords： metal matrix； selflubricating composites； solid lubricant；research progress 在军事、航空和汽车等工程领域中，齿轮等机械零件之间相互运动产生的摩擦磨损现象，导致了大量机械的故障和失效，给工业生产造成了重大损失[2-3].据统计，在工业生产的各个工程领域中，因摩擦磨损而导致的机械失效，占零件失效总量的60%〜80%；因摩擦磨损导致的能量损失，达到能量消耗总量的30%〜50%•为了满足各种复杂工况条件下的工业生产，减少机械零件间的摩擦磨损行为，改善润滑条件成为了重中之重.在各工程领域中，液体润滑剂是应用最广泛的改善机械零件间润滑性的方式.然而，在某些真空、高温和重载等苛刻工况条件下，传统的液体润滑剂己经无法满足机械零件的润滑需要. 为了解决此类润滑问题，金属基固体自润滑材料逐渐受到研究者们的青睐.
铅对铜基固体自润滑材料的润滑机理 甘子旸;刘咏;吕信群;谭彦妮;邹俭鹏 【摘要】以固溶强化的铜锡合金作为基体,以石墨和铅作为固体润滑剂,采用粉末冶金方法制备高速、重载条件用新型固体自润滑材料,研究铅对材料的高温力学性能和摩擦学行为的影响,通过分析摩擦表面和亚表面的微观形貌与结构探讨铅与石墨的协同润滑机理.结果表明:在铜-石墨材料中添加铅可显著提高材料的硬度和室温拉伸强度;铅的添加可提高铜-石墨材料300 ℃以下的高温压缩强度,Cu-9Sn-9Pb-10C在300 ℃的高温压缩强度为215.3 MPa;添加铅可显著提高铜-石墨材料在高速、重载条件下的摩擦稳定性,并略微降低平均摩擦因数.%Using copper-tin as matrix,graphite and lead as solid lubricant,the new solid self-lubricating material that is suitable for high speed and heavy load condition was fabricated by powder metallurgy.The effects of lead on high-temperature mechanical properties and tribological behavior of materials were investigated.Through the investigation on the friction surface and the subsurface surface,the cooperative lubrication mechanism of lead and graphite was discussed.The results show that the hardness and tensile strength can be markdly increased by adding lead in copper graphite material.Adding lead can also increase high-temperature compression strength below 300 ℃.The compressive strength of the material at 300 ℃ is 215.3 MPa.Meanwhile,the friction stability of copper graphite material under high speed and heavy load condition can be significantly improved by adding lead,and the average friction coefficient is reduced slightly.
石墨烯增强铜基复合材料的研究进展 林正得;张强;王强;戴丹;舒圣程;李傲;吴明亮;杨明阳;韩钰;祝志祥;陈保安;丁一 【摘要】石墨烯具有超高的比表面积和优异的力学性能,是铜基复合材料理想的增强体.传统的粉末冶金工艺很难解决石墨烯在铜基体中的分散问题,以及石墨烯与铜基体结合性差的难题.随着近些年研究者对石墨烯-铜界面问题深入的探索,一些新的制备工艺不断出现.本文系统地介绍和对比了近几年石墨烯增强铜基复合材料的制备工艺,概述了关于石墨烯/铜复合材料力学性能的研究进展,总结了石墨烯增强铜基复合材料力学性能的机理,并对未来石墨烯增强铜基复合材料的研究重点进行了展望. 【期刊名称】《无机材料学报》 【年(卷),期】2019(034)005 【总页数】9页(P469-477) 【关键词】石墨烯;铜基复合材料;力学性能;增强机理;综述 【作者】林正得;张强;王强;戴丹;舒圣程;李傲;吴明亮;杨明阳;韩钰;祝志祥;陈保安;丁一 【作者单位】中国科学院宁波材料技术与工程研究所表面工程事业部,宁波315201;中国科学院大学,北京 100049;全球能源互联网研究院有限公司先进输电技术国家重点实验室,北京 102209;国网山西省电力公司,太原 030001;中国科学院宁波材料技术与工程研究所表面工程事业部,宁波 315201;中国科学院宁波材料技术与工程研究所表面工程事业部,宁波 315201;中国科学院大学,北京 100049;中国科学院宁波材料技术与工程研究所表面工程事业部,宁波 315201;中国科学院大学,
北京 100049;中国科学院宁波材料技术与工程研究所表面工程事业部,宁波315201;中国科学院宁波材料技术与工程研究所表面工程事业部,宁波 315201;中 国科学院大学,北京 100049;全球能源互联网研究院有限公司先进输电技术国家重 点实验室,北京 102209;全球能源互联网研究院有限公司先进输电技术国家重点实 验室,北京 102209;全球能源互联网研究院有限公司先进输电技术国家重点实验室,北京 102209;全球能源互联网研究院有限公司先进输电技术国家重点实验室,北京102209 【正文语种】中文 【中图分类】TG146 铜及铜合金具有优异的导电导热性能, 良好的塑性、韧性与延展性, 广泛应用于电 子电气行业、机械制造业等领域, 在现代工业体系中占有重要位置。但是传统的铜及铜合金材料存在强度低、高温性能差等缺点[1], 限制了铜及铜合金的进一步应用。随着现代工业技术的高速发展, 对铜及铜合金的力学性能提出了更高要求。如何在铜及铜合金中引入合适的增强相制备高性能的铜基复合材料, 以及如何更好地发挥基体与增强相的协同作用, 成为研究者关注的热点问题[2-5]。 在关于铜基复合材料的研究中, 多采用合金元素(如Ti、W、Ni等元素)[6-8]、碳纤维[9-10]、碳纳米管[5,11-12]等作为增强相提升铜基复合材料的性能。使用合金 元素作为增强相, 可以显著提高铜基复合材料的力学性能, 但是会大幅度降低材料 的导电、导热性能[7-8]; 使用碳纤维作为增强相制备的铜基复合材料, 具有高导热、高导电性能以及优异的耐磨损性能, 但是由于碳纤维与铜基体的界面润湿性差, 使 得碳纤维增强铜基复合材料的力学性能有大幅度的降低[5,10]。碳纳米管对铜基体的力学性能有小幅度提高, 但是碳纳米管制备难度大, 成本高, 碳纳米管在铜基体中易团聚。而且在碳纳米管增强铜基复合材料的拉伸断面中经常发现大量处于拔出脱