銅基石墨的自潤滑性及其摩擦磨損情況怎樣？

銅基石墨的自潤滑性及其摩擦磨損情況怎樣？

銅基石墨的自潤滑性及其摩擦磨損情況怎樣？

潤滑石墨粉對于研制開發(fā)新型銅基石墨自潤滑復(fù)合材料和豐富材料摩擦學(xué)性能研究有著重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義,選用鍍銅、鍍鎳石墨粉,采用粉末冶金工藝制備出銅基石墨自潤滑材料。首先利用化學(xué)鍍反應(yīng)原理在石墨顆粒表面鍍上一層厚度均勻、致密的鎳,銅鍍層,然后采用粉末冶金復(fù)壓復(fù)燒工藝,制備出銅基石墨自潤滑材料。分析了鍍銅、鍍鎳石墨粉及其表面鍍層球化對復(fù)合材料界面結(jié)合及其性能的影響,適宜的燒結(jié)工藝條件能夠使鍍層改善石墨與銅基界面結(jié)合的效果獲得充分體現(xiàn),界面結(jié)合緊密,無縫隙,明顯提高復(fù)合材料的強(qiáng)度與韌性,復(fù)壓復(fù)燒工藝有利于發(fā)揮石墨表面處理的優(yōu)越性,其中石墨表面鍍鎳比鍍銅有更好的作用。 銅基石墨自潤滑材料經(jīng)歷了輕微、中等、嚴(yán)重三個典型的磨損階段。開展了不同工況條件下的摩擦磨損試驗(yàn)研究,通過微觀分析手段對磨痕表面及其斷面形貌,以及磨損顆粒形貌、成分等的變化規(guī)律進(jìn)行分析研究,協(xié)力石墨探討了銅基石墨復(fù)合材料的摩擦磨損性能及自潤滑機(jī)理。鍍銅、鍍鎳石墨粉制備的銅基復(fù)合材料形成的石墨潤滑膜與復(fù)合材料基體有更好的粘附結(jié)合性能,潤滑減摩特性明顯優(yōu)于純石墨粉制備的復(fù)合材料,尤其是鍍鎳石墨粉制備的復(fù)合材料自潤滑性能更佳。輕微磨損階段,固體潤滑薄膜的破裂、脫落與修復(fù)處于動態(tài)平衡狀態(tài)；進(jìn)入中等磨損階段,固體潤滑薄膜難以達(dá)到動態(tài)平衡,磨粒磨損與粘著磨損逐漸成為主要磨損形式；嚴(yán)重磨損階段,表面已不存在連續(xù)的潤滑膜,對偶件大部分直接接觸,亞表層發(fā)生較大的塑性變形,裂紋在亞表層石墨處形核、擴(kuò)展并引起磨粒脫落以及粘著磨損是嚴(yán)重磨損階段的主要失效形式,并伴隨有氧化磨損的發(fā)生。銅-石墨界面結(jié)合研究、復(fù)合材料力學(xué)性能檢測分析以及復(fù)合材料摩擦磨損行為及機(jī)理的分析探討,為研發(fā)新型高性能銅基石墨自潤滑材料提供了理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐,研究表明石墨表面鍍層是改善銅基石墨自潤滑材料摩擦學(xué)性能的關(guān)鍵,其中將鍍鎳石墨粉用于銅基自潤滑復(fù)合材料的制備,以及系統(tǒng)地對其進(jìn)行摩擦學(xué)特性及機(jī)理研究還未見報道,是本論文主要創(chuàng)新之處。

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