碳纤维/镀铜石墨-铜复合材料组织与性能研究

摘要

该论文通过对不同成分复合材料试样的密度、硬度、抗弯强度和电阻率等静态性能的测试发现,石墨粉表面镀铜提高了材料的导电性能,同时材料的硬度、抗弯强度都有显著的提高:但当镀铜石墨粉继续增加时,材料的导电性能降低,密度、硬度和抗弯强度下降.与铜—镀铜石墨复合材料相比,碳纤维/镀铜石墨—铜复合材料的硬度和抗弯强度有了进一步的提高,密度和电阻率变化不大.实验中对不同含量的铜—镀铜石墨复合材料和不同含量的碳纤维/镀铜石墨—铜复合材料,在空气中,滑动速度为15m/s,载荷为4.9N的条件下进行了机械摩擦磨损试验:并在电流密度分别为10A/cm<'2>、1 5A/cm<'2>、20A/cm<'2>的条件下,对碳纤维/镀铜石墨-铜复合材料进行了电摩擦磨损试验.从电刷的机械摩擦磨损数据可以发现,石墨粉表面镀铜大大的提高了材料的减摩耐磨性能.通过对短碳纤维增强铜—镀铜石墨复合材料的摩擦学研究,发现填充了镀铜碳纤维的铜—镀铜石墨复合材料的耐磨性比其未加碳纤维的电刷材料有较大的提高;碳纤维/镀铜石墨—铜复合材料的摩擦系数随着碳纤维体积分数的增加而增加.研究发现,碳纤维/镀铜石墨—铜复合材料的电摩擦磨损性能与碳纤维含量存在一最佳值,当碳纤维含量为0.6％时,其电摩擦磨损性能最好:对于不同电流密度下的电磨损性能的比较可以发现,通电磨损时的电摩擦系数要小于机械磨损时的摩擦系数,碳纤维/镀铜石墨—铜复合材料的电摩擦系数随电流密度增大先减小而后增大,在电流密度为15A/cm<'2>时达到最小值;通电磨损量要远大于机械磨损量,且随着电流密度增大,磨损量增加.

目录

文摘

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致谢

第一章绪论

1.1纤维增强金属基复合材料

1.1.1纤维增强金属基复合材料的增强机理

1.1.2纤维增强金属基复合材料的界面

1.1.3纤维增强金属基复合材料的制造工艺

1.2碳纤维增强金属基复合材料

1.2.1碳纤维简介

1.2.2碳纤维增强金属基复合材料的研究进展

1.3起动电机电刷简介

1.3.1电刷材料的分类与现状

1.3.2电刷材料的性能

第二章碳纤维/镀铜石墨-铜复合材料的制备

2.1原材料的处理

2.1.1原材料

2.1.2石墨粉表面镀铜

2.1.3碳纤维表面镀铜

2.1.4原料粉的还原

2.2试样的制备

第三章碳纤维/镀铜石墨-铜复合材料静态性能研究

3.1实验方法

3.1.1密度的测试方法

3.1.2电阻率的测试方法

3.1.3硬度的测量方法

3.1.4抗弯强度

3.2镀铜石墨粉对铜-石墨复合材料静态性能的影响

3.2.1实验结果

3.2.2分析与讨论

3.3镀铜碳纤维含量对碳纤维/镀铜石墨-铜复合材料静态性能的影响

3.3.1实验结果

3.3.2分析与讨论

3.4本章小结

第四章碳纤维/镀铜石墨-铜复合材料动态性能实验方法

4.1摩擦磨损性能测量原理

4.1.1磨损量的测量

4.1.2摩擦系数的测量

4.1.3电刷的接触电压降

4.2电刷摩擦磨损试验机的试制和调试

4.2.1电刷摩擦磨损试验机的主要部件

4.3电刷摩擦磨损实验方法

4.3.1实验前的准备

4.3.2磨损试验

第五章碳纤维/镀铜石墨-铜复合材料机械摩擦磨损研究

5.1镀铜石墨粉对铜-石墨复合材料机械摩擦磨损性能的影响

5.1.1实验结果

5.1.2分析与讨论

5.2镀铜碳纤维对铜-镀铜石墨复合材料机械摩擦磨损性能的影响

5.2.1实验结果

5.2.2分析与讨论

5.3本章小结

第六章碳纤维/镀铜石墨-铜复合材料的电摩擦磨损性能研究

6.1碳纤维含量对碳纤维/镀铜石墨-铜复合材料电摩擦磨损性能影响

6.1.1试验结果

6.1.2分析与讨论

6.2电流密度对碳纤维/镀铜石墨-铜复合材料电摩擦磨损性能的影响

6.2.1实验结果

6.2.2分析与讨论

6.3本章小结

第七章全文总结

参考文献

硕士期间发表论文情况