石墨粒度与含量对碳纳米管-银-石墨复合材料性能的影响

摘要

本实验采用了气流粉碎和球磨的方法对原始石墨进行细化、粉碎,采用粉末冶金方法制备碳纳米管-银.石墨复合材料,初压压力200 MPa,在H<,2>保护气氛下烧结并保温1 h,复压压力400 MPa制得复合材料.复合材料中石墨和碳纳米管分布均匀,没有明显孔洞和团聚现象发生. 研究了气流粉碎工艺和球磨时间对石墨粉末粒度的影响.试验结果表明:气流粉碎过程中,加料气流压力对成品的影响并不大,粉碎气流压力和向心气流压力起主要作用.粉碎气流越大,向心气流压力越小,石墨的粒度越细;球磨初期,石墨的球磨细化效果比较好,随着球磨时间的推移,球磨粒度下降到5μm左右,进一步细化很难进行,球磨前的石墨为棱角分明的片状,而球磨后的石墨片几近于球形. 研究了石墨粒度对复合材料的密度、硬度、烧结收缩率和孔隙率的影响以及不同的石墨含量对复合材料摩擦磨损性能的影响.试验结果表明:在相同石墨含量时,细石墨复合材料密度大于粗石墨复合材料;对于粗石墨复合材料,烧结后孔隙较多,孔隙率较大,因而无论它的压制面或侧面的硬度都要明显小于细石墨复合材料;粗石墨和细石墨复合材料的烧结收缩率都随着石墨含量的增加而降低,并且在试样长度和宽度方向上的收缩率要明显高于高度方向上的收缩率. 研究了石墨含量对复合材料的摩擦系数、磨损量和接触电压降的影响.随着磨损时间的推移,摩擦系数略有减小且趋于平稳,最后稳定在一定值范围之内,并且电磨损时的摩擦系数要明显高于机械磨损时的摩擦系数;复合材料的磨损量随着石墨含量的提高而降低,尤其是电磨损过程中,石墨含量越高,磨损率降低的趋势越大,最终的磨损量越小;接触电压降比较稳定,在很小范围内波动.磨损初期接触电压降略低,随着磨损进行润滑膜逐渐趋于完整,从而导致接触电压降略有上升.接触电压降随着石墨含量的增加而增大.在电磨损过程中复合材料的磨损存在着极性差异,导致正刷的磨损量始终大于负刷的磨损量,正刷的接触电压降总是小于负刷.

目录

文摘

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致谢

第一章绪论

1.1复合材料概论

1.1.1复合材料的定义

1.1.2复合材料的基本性能

1.1.3复合材料的分类

1.1.4纤维复合材料

1.1.5金属基复合材料

1.2电接触材料

1.3电刷

1.3.1电刷的简介

1.3.2电刷的种类

1.3.3电刷的性能

1.4碳纳米管

1.4.1碳纳米管简介

1.4.2碳纳米管的性能及应用

1.4.3碳纳米管复合材料简介

1.5课题研究的意义和主要内容

第二章石墨的气流粉碎与球磨

2.1粉碎的基本概念及设备

2.1.1粉碎的基本概念

2.1.2粉碎比

2.1.3粉碎级数

2.1.4粉碎流程

2.2气流粉碎技术

2.2.1气流粉碎机的现状

2.2.2气流粉碎机的工作原理

2.2.3 AO型台式微型气流粉碎机

2.3气流粉碎试验数据

2.4球磨概述

2.4.1球磨的定义及原理

2.4.2球磨规律

2.4.3影响球磨的因素

2.5球磨试验

2.5.1材料和试验方法

2.5.2组织观察和性能测试

2.5.3主要试验结果

2.6粉末的形貌观察

2.7气流粉碎和球磨的比较

2.8本章小节

第三章碳纳米管-银-石墨复合材料的制备和组织性能研究

3.1碳纳米管-银-石墨复合材料的制备

3.1.1原料性能

3.1.2碳纳米管的预处理

3.1.3碳纳米管镀银

3.1.4复合材料制备工艺

3.2主要实验仪器

3.3复合材料的组织性能分析

3.4烧结收缩率

3.4.1复合材料烧结过程

3.4.2烧结收缩率

3.5试样的性能测试

3.6本章小节

第四章石墨含量对碳纳米管-银-石墨复合材料摩擦磨损性能的影响

4.1电磨损性能测试原理和试验过程

4.1.1电磨损试验装置

4.1.2电磨损试验准备

4.1.3电刷性能测试过程及原理

4.1.4磨损试验

4.2复合材料摩擦磨损性能

4.2.1电刷的滑动接触和接触电阻的产生

4.2.2石墨含量对复合材料摩擦系数的影响

4.2.3石墨含量对复合材料磨损量的影响

4.2.4石墨含量对复合材料接触电压降的影响

4.2.5本章小节

第五章结论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文