纳米或微米添加剂对铜-石墨复合材料组织与性能的影响

摘要

本课题采用粉末冶金方法制备了以纳米铜、纳米银、微米铜、微米镍为添加剂的四种铜-石墨复合材料试样，首先将添加剂含量为3％的每种复合材料，采用770℃、800℃、830℃、860℃四种烧结温度进行烧结，并依照国家标准中关于电碳制品物理化学性能试验方法的规定，测量了复合材料试样的几项主要性能，进而研究烧结温度对复合材料性能的影响。实验结果表明，随着烧结温度的增加，复合材料的密度、抗弯强度和硬度均增大，电阻率减小，最佳烧结温度为830℃，温度高于830℃后，四种复合材料的强度增加变缓，硬度则出现下降。
　　 其次用粉末冶金方法制备了四组添加剂含量不同的纳米铜-铜-石墨、纳米银-铜-石墨、微米铜-铜-石墨、微米镍-铜-石墨复合材料试样，经最佳烧结温度烧结后，根据国家标准测量了试样的密度、电阻率、硬度及抗弯强度，并用金相显微镜、扫描电镜和能谱分析，对它们的显微组织、断口形貌进行观察分析，研究添加剂含量和种类不同时对铜-石墨复合材料静态性能的影响。结果表明，纳米银添加剂能有效提高铜-石墨复合材料的性能，而纳米铜添加剂的效果则不甚理想。微米铜添加剂对铜-石墨复合材料的影响不大，微米镍的加入不利于提高铜-石墨复合材料的导电性。
　　 最后，利用摩擦磨损试验机在滑动速度为10m/s，载荷为4.9N的干摩擦条件下，对四种添加剂含量分别为0％，3％，5％的四组复合材料电刷，进行36h机械摩擦磨损试验，测量了各电刷的磨损量和摩擦系数，用金相显微镜观察了它们的磨面形貌。研究结果表明，含添加剂的复合材料电刷的摩擦系数比不含添加剂的复合材料电刷要大；随着添加剂含量的增加，微米镍-铜-石墨复合材料的磨损量增大，其它三种复合材料的磨损量先增大后减小。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

声明

致谢

第一章绪论

1.1复合材料发展概况

1.2金属基复合材料分类

1.3金属基复合材料的特性

1.4铜基复合材料的研究进展

1.5铜基复合材料的制备方法

1.5.1内氧化法

1.5.2粉末冶金法

1.5.3复合铸造法

1.5.4机械合金化法

1.5.5压力浸渍法

1.5.6溶胶-凝胶法

1.5.7燃烧合成法

1.5.8溅射成型法

1.5.9原位形变法

1.6电刷用金属-石墨复合材料简介

1.7纳米材料综述

1.7.1纳米粉体材料的性质

1.7.2纳米粉体在复合材料中的应用

第二章纳米或微米添加剂-铜-石墨复合材料的制备

2.1原料粉的还原

2.2混料

2.3压制

2.4烧结

第三章纳米或微米添加剂-铜-石墨复合材料物理性能及力学性能研究

3.1实验方法

3.1.1密度的测量方法

3.1.2电阻率的测量方法

3.1.3硬度的测量方法

3.1.4抗弯强度的测量方法

3.2烧结温度对纳米或微米添加剂-铜-石墨复合材料物理性能及力学性能的影响

3.2.1烧结温度对密度的影响

3.2.2烧结温度对电阻率的影响

3.2.3烧结温度对硬度的影响

3.2.4烧结温度对抗弯强度的影响

3.3纳米或微米添加剂含量对铜-石墨复合材料物理性能及力学性能的影响

3.3.1添加剂含量对密度的影响

3.3.2添加剂含量对电阻率的影响

3.3.3添加剂含量对硬度的影响

3.3.4添加剂含量对抗弯强度的影响

第四章纳米或微米颗粒-铜-石墨复合材料摩擦磨损性能研究

4.1摩擦磨损机制

4.2实验设备

4.3实验测试原理

4.3.1磨损量的测量

4.3.2摩擦系数的测量

4.4实验方法

4.5实验测试结果

4.6结果分析

4.6.1磨损量分析

4.6.2摩擦系数分析

第五章全文总结

参考文献

硕士期间发表论文