石墨镀Sn调控对石墨/Cu复合材料组织及力学性能的影响

摘要

石墨/Cu自润滑复合材料具有良好的摩擦学性能和耐腐蚀性能,在高速铁路领域具有广阔的应用前景.传统石墨/Cu自润滑复合材料中由于石墨与基体不润湿,复合材料界面结合强度低,在材料承受载荷时容易造成石墨相的剥离、脱落,导致复合材料在高载荷服役条件下性能较差.采用化学镀覆工艺在石墨表面镀覆软金属Sn元素调控石墨/Cu复合材料界面,既能够改善复合材料材料组织,又改善了复合材料的力学性能,使复合材料满足服役条件.结果表明:通过石墨镀Sn调控技术,Sn调控石墨/Cu复合材料的组织并无新相生成,复合材料界面处发生强烈的原子互扩散,界面由机械结合变成扩散结合.Sn调控石墨/Cu复合材料的力学性能有显著提高,其中硬度平均提高了 80.43％,抗弯强度平均提高了 246.74％;当石墨含量为6wt％时,Sn调控石墨/Cu复合材料的硬度提高至(83.61±4.33)HV,抗弯强度提高至(410.41±20.52)MPa,适应并满足复合材料在未来愈加严酷工况环境下的服役需求.