复合材料摩擦磨损试验

铜基复合材料的摩擦磨损性能研究现状＊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也愈加严格。

综述了国内外颗粒增强、石墨自润滑、纤维增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材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　摩擦磨损中图分类号：ＴＢ３３３ 文献标识码：ＡＲｅｓｅａｒｃｈ　Ｓｔａｔｕｓ　ｏｆ　Ｆｒｉｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｗｅａｒ　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　Ｃｏｐｐｅｒ　Ｍａｔｒｉｘ　ＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓＪＩＡＮＧ　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，ａｓｔｈｅｉｒ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｂｅｃｏｍｅ　ｍｏｒｅ　ｗｉｄｅｓｐｒｅａｄ，ｉｔ　ｒｅｑｕｉｒｅｓ　ｂｅｔｔｅｒ　ｆｒｉｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｗｅａｒ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｆｒｉｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｗｅａｒ　ｐｅｒ－ｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｃｏｐｐｅｒ　ｍａｔｒｉｘ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　ｂｙ　ｐａｒｔｉｃｌｅｓ，ｓｅｌｆ－ｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇ　ｇｒａｐｈｉｔｅ，ｆｉｂｅｒｓ　ｂｏｔｈ　ａｔ　ｈｏｍｅ　ａｎｄ　ａｂｒｏａｄ　ａｒｅ　ａｎａ－ｌｙｚｅｄ．Ｓｏｍｅ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ａｎｄ　ｐｒｏｓｐｅｃｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｓｔａｔｕｓ　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｂｒｉｅｆｌｙ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ ｃｏｐｐｅｒ　ｍａｔｒｉｘ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，ｐａｒｔｉｃｌｅ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ，ｓｅｌｆ－ｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇ　ｇｒａｐｈｉｔｅ，ｃａｒｂｏｎ　ｆｉｂｅｒ，ｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓ，ｆｒｉｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｗｅａｒ　＊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－ｍａｉｌ：９８３４３５８４５＠ｑｑ．ｃｏｍ　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：ｚｈｇ１２００＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ０　引言铜基复合材料具有较高的强度及良好的导电导热性、减磨耐磨性、耐蚀性等一系列优点，在摩擦减磨材料、电接触材料和机械零件材料等领域发挥着重要的作用［１，２］。

《镍基复合材料的制备及其摩擦学性能研究》一、引言随着现代工业技术的快速发展，材料科学在工程应用中的地位日益凸显。

其中，镍基复合材料因其优异的物理、化学及机械性能，被广泛应用于航空、航天、能源、汽车等关键领域。

其制备工艺的优化和摩擦学性能的研究，对于提升材料的使用性能及延长使用寿命具有极其重要的意义。

本文将就镍基复合材料的制备方法及摩擦学性能进行研究探讨。

二、镍基复合材料的制备（一）原料与设备制备镍基复合材料的主要原料包括镍基合金粉末、增强相材料（如碳化硅、氧化铝等）、添加剂等。

制备设备主要包括混合设备、烧结设备、热处理设备等。

（二）制备工艺镍基复合材料的制备主要采用粉末冶金法，其基本步骤包括配料、混合、压制、烧结及热处理等。

具体过程如下：1. 配料：根据所需材料的成分比例，将原料按比例混合。

2. 混合：采用机械混合或化学混合的方式，使各组分充分混合均匀。

3. 压制：将混合后的粉末放入模具中，通过压力机进行压制，形成预成形坯。

4. 烧结：将预成形坯放入烧结炉中，在一定的温度和压力下进行烧结，使材料致密化。

5. 热处理：烧结后的材料进行热处理，以提高材料的性能。

（三）制备过程中的影响因素在制备过程中，影响镍基复合材料性能的因素主要包括粉末粒度、压制压力、烧结温度和时间等。

这些因素对材料的致密度、成分分布及机械性能等有着重要的影响。

三、镍基复合材料的摩擦学性能研究（一）摩擦学性能的基本概念及测试方法摩擦学性能是衡量材料在摩擦过程中所表现出的性能，主要包括摩擦系数、磨损率等。

测试摩擦学性能的方法主要有摩擦试验机测试、磨损试验等。

（二）镍基复合材料的摩擦学性能特点镍基复合材料具有优异的摩擦学性能，其摩擦系数低，磨损率小。

这主要得益于其良好的硬度、耐磨性及抗高温氧化性能。

此外，增强相的加入也提高了材料的硬度和耐磨性，进一步优化了材料的摩擦学性能。

（三）影响镍基复合材料摩擦学性能的因素影响镍基复合材料摩擦学性能的因素主要包括材料成分、组织结构、表面处理等。

镍钢复合材料的摩擦磨损性能研究摩擦磨损是材料工程中一个重要的研究方向，特别是对于复合材料来说。

本文将探讨镍钢复合材料的摩擦磨损性能，并且分析影响其磨损性能的因素。

首先，我们需要了解镍钢复合材料的组成和制备过程。

镍钢复合材料通常由镍层和钢层构成，其中镍层负责提供抗腐蚀性能，钢层则提供强度和刚度。

制备过程通常涉及电镀、化学气相沉积或热压等方法。

在摩擦磨损性能研究中，我们主要关注以下几个方面：摩擦系数、磨损速率、损伤机制和表面特征。

首先，摩擦系数是表征摩擦行为的重要参数。

摩擦系数较高可能导致摩擦表面温升和能量损失增加。

通过实验测试，可以得到镍钢复合材料的摩擦系数，并通过对比不同条件下的结果，分析影响摩擦系数的因素，如载荷、摩擦速度和温度等。

其次，磨损速率是评估材料耐磨性能的关键指标。

通过磨损试验，可以测量镍钢复合材料的磨损量，并计算磨损速率。

磨损试样的制备和试验条件的选择将直接影响磨损速率的结果。

同时，需要分析磨损机理，比如表面剥落、疲劳磨损、氧化磨损等，以了解不同磨损机制对性能的影响。

损伤机制也是研究镍钢复合材料摩擦磨损性能的重要方面。

常见的损伤机制包括磨粒磨损、表面疲劳和温度升高引起的热裂纹等。

通过显微观察和材料分析技术，可以探究不同损伤机制的出现原因，并提出相应的改进措施。

最后，表面特征是分析镍钢复合材料摩擦磨损性能的重要依据。

使用扫描电镜（SEM）和其他表面分析技术，可以观察到摩擦表面的形貌变化、微观损伤和表面氧化等特征。

这些观察结果可以帮助我们深入了解摩擦磨损的机理，并提出相应的改进方案。

除了以上方面的研究，还可以考虑其他因素的影响，例如材料成分、制备工艺、表面处理以及使用环境等。

通过系统研究，我们可以优化镍钢复合材料的摩擦磨损性能，提高其使用寿命和可靠性。

总之，镍钢复合材料的摩擦磨损性能是一个重要的研究方向。

通过对摩擦系数、磨损速率、损伤机制和表面特征等方面的研究，可以建立完备的评价体系，并为进一步探索优化材料性能的途径提供指导。

铝基复合材料摩擦试验的astm测试标准
摩擦试验是评估材料摩擦性能的重要方法之一。

在铝基复合材料摩擦试验中，ASTM测试标准可以提供指导和规范，确保测试结果的
准确性和可靠性。

以下是铝基复合材料摩擦试验的ASTM测试标准：
1. ASTM G99-17标准：用球形夹具进行滚动摩擦试验。

该标准
适用于评估材料在低速高载下的摩擦性能。

2. ASTM G77-16标准：用圆盘夹具进行滑动摩擦试验。

该标准
适用于评估材料在低速低载下的摩擦性能。

3. ASTM G133-05(2019)标准：用球形夹具进行摩擦磨损试验。

该标准适用于评估材料在高速高载下的摩擦性能。

4. ASTM G171-03(2019)标准：用圆盘夹具进行摩擦磨损试验。

该标准适用于评估材料在高速低载下的摩擦性能。

以上ASTM测试标准提供了具体的实验操作方法、测试参数和数
据分析方法，能够帮助研究人员准确地评估铝基复合材料的摩擦性能。

同时，这些标准还可以与其他标准和测试方法结合使用，为材料研究和应用提供更全面的信息。

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碳纤维增强复合材料的摩擦磨损性能研究随着工业领域的快速发展，碳纤维增强复合材料的应用越来越广泛，尤其是在高端制造和航空航天等领域。

然而，由于其特殊的材质结构和制造过程，其摩擦磨损性能一直是一个关注的焦点。

因此，本文将重点探讨碳纤维增强复合材料的摩擦磨损性能研究，并对其发展趋势进行分析。

一、碳纤维增强复合材料简介碳纤维增强复合材料是由碳纤维和树脂基体组成的材料，碳纤维具有轻质、高强度、高模量等优点，是一种高性能材料，从而提高了复合材料的性能。

碳纤维增强复合材料在航空、汽车、船舶、电子、医疗等领域得到了广泛的应用和发展。

二、碳纤维增强复合材料的摩擦磨损机理从宏观层面来看，碳纤维增强复合材料的摩擦磨损主要受到以下几个因素的影响：1.材料组成和结构：碳纤维的含量和分布等因素会直接影响摩擦磨损性能。

2.工艺参数：制造过程中的温度、压力和固化时间等参数也会对材料的摩擦磨损性能产生影响。

3.摩擦副材料和工作条件：不同材质的摩擦副材料和不同的工作条件会直接影响复合材料的摩擦磨损性能。

从微观层面来看，碳纤维增强复合材料的摩擦磨损主要受到以下几个机理的影响：1.材料的微观结构：碳纤维的方向、分布、长度等因素，以及树脂基体的分布和质量等因素都会直接影响摩擦磨损性能。

2.接触力和应力状态：摩擦副材料的接触力和应力状态也会直接影响复合材料的摩擦磨损性能。

3.失效机理：摩擦过程中，材料的断裂、剥离和热软化等失效机理也会导致复合材料的摩擦磨损。

三、碳纤维增强复合材料的摩擦磨损测试方法为了研究碳纤维增强复合材料的摩擦磨损性能，需要采用适用的测试方法。

常用的测试方法包括：1.根据ASTM标准，采用球-盘式摩擦实验仪对材料进行摩擦磨损性能测试。

2.采用高温摩擦实验仪对碳纤维增强复合材料在不同温度下的摩擦磨损性能进行测试。

3.采用动态摩擦测试机对材料的摩擦性能进行研究。

四、碳纤维增强复合材料的摩擦磨损性能改进研究由于摩擦磨损性能是碳纤维增强复合材料应用的一个重要限制因素，因此，研究如何改进其摩擦磨损性能成为一个重要的课题。

碳纤维复合材料摩擦系数引言碳纤维复合材料是一种由碳纤维和树脂基体组成的高性能材料。

由于其优异的力学性能和轻量化特点，碳纤维复合材料在航空航天、汽车制造、体育器材等领域得到广泛应用。

而摩擦系数是评价材料摩擦性能的重要指标之一，对于设计和使用碳纤维复合材料制品具有重要意义。

本文将从摩擦系数的定义、影响因素、测试方法以及应用等方面对碳纤维复合材料摩擦系数进行全面详细的介绍。

摩擦系数的定义摩擦系数是指两个物体相对运动时，接触面上所产生的摩擦力与法向压力之比。

在实际工程中，常用静态摩擦系数（两物体相对静止时的摩擦系数）和动态摩擦系数（两物体相对运动时的摩擦系数）来描述材料的摩擦性能。

影响因素表面特性碳纤维复合材料的表面特性对摩擦系数具有重要影响。

表面的粗糙度、润湿性以及表面处理方式等都会对摩擦系数产生影响。

一般来说，粗糙度越大，摩擦系数越大；润湿性越好，摩擦系数越小。

温度温度是影响碳纤维复合材料摩擦系数的重要因素之一。

随着温度的升高，树脂基体的软化温度会降低，从而导致摩擦系数的增加。

同时，高温还可能引起材料表面的氧化和热分解，进一步影响摩擦性能。

压力压力是另一个重要的影响因素。

在较低压力下，接触面上只存在微观间隙，摩擦主要由这些间隙内的气体或液体充当润滑剂而减小。

而在较高压力下，这些间隙被挤压变形或填满，并且接触面之间产生更多的接触点和摩擦力。

测试方法平板摩擦试验平板摩擦试验是常用的测试方法之一。

该方法通过将碳纤维复合材料与另一个材料的平板相互接触，施加一定压力后进行相对滑动，测量所需的摩擦力和法向压力，并计算出摩擦系数。

旋转摩擦试验旋转摩擦试验适用于轴承、密封件等需要进行旋转运动的应用场景。

该方法通过将碳纤维复合材料制成圆盘状，在一定的压力下与另一个材料接触并进行相对旋转，测量所需的摩擦力和法向压力，并计算出摩擦系数。

应用碳纤维复合材料具有较低的密度和高强度，因此在航空航天、汽车制造等领域得到广泛应用。