PDF《放电等离子快速烧结 C /Cu复合材料的组织 和摩擦磨损特性研...》

第27 卷第1期 摩擦学学报Vol 27, No

1 2007 年 1月 TR I BOLOGY Jan,

2007 放电等离子快速烧结 C /Cu复合材料的组织 和摩擦磨损特性研究 冉旭1,

2 , 刘勇兵

2 , 安健2(1.

长春工业大学 材料科学与工程学院 , 吉林 长春 130012;

2. 吉林大学 汽车材料教育部重点实验室 , 吉林 长春 130025) 摘要 : 利用机械合金化和放电等离子快速烧结法制备 C /Cu复合材料 ,采用 X射线衍射仪、 显微硬度计、 销2盘式摩擦 磨损试验机和扫描电子显微镜对复合粉末和烧结体的组织结构、 硬度、 干摩擦条件下的摩擦磨损性能及其磨损机制进 行分析. 结果表明 : C /Cu复合粉末尺寸随球磨时间的延长明显细化 , C在Cu中形成过饱和固溶体 ;

放电等离子烧结体 组织致密、 细小且均匀 ,随着碳含量增加 ,烧结体的硬度与密度减小 ;

相对电解粗铜烧结样品而言 , C /Cu复合材料表现 出较低的摩擦系数和良好耐磨性 ,其磨损机制主要为粘着磨损和剥层磨损. 关键词 : 机械合金化 ;

C /Cu复合材料 ;

放电等离子体烧结 ;

摩擦磨损特性 中图分类号 : TG113. 1;

TH117.

3 文献标识码 : A 文章编号 :

10042 0595 (2007)

012 00112

05 C /Cu复合材料具有优异的导热、 导电以及力学 性能 ,是理想的电触头和电刷材料 [ 1,

2 ] . 平衡条件下 尽管 C在Cu中的固溶度几乎为

0 [

3 ] ,但是采用机械 合金化法能够获得

252 30at% C的过饱和固溶体 [

4 ] , Marques等[5]还得到了在 Cu基体中分布的纳米量 级 C粒子. 然而 ,目前的研究工作大多集中于 C在Cu中的过饱和溶解度方面 ,对机械合金化法制备的 C /Cu复合材料摩擦磨损性能研究相对较少. 另外 , 放电等离子体烧结技术 ( SPS)是新近发展起来的

1 种致密化技术 ,能够在很短时间内实现烧结体的高 度致密化 ,已成功用于梯度功能材料、 金属基复合材 料、 纳米材料以及多孔材料等多种材料的制备 [

6 ] . 目前 ,采用 SPS制备 C /Cu复合材料的研究还少见 报道. 为此 ,本文作者以机械合金化法 (MA)制备的 C /Cu复合粉末为原料 ,采用放电等离子体快速烧结 技术制备 C /Cu复合材料坯料 ,并研究其在干摩擦 条件下的摩擦磨损行为.

1 实验部分 所用粉末为工业电解铜粉 (纯度 99. 5% ,平均 粒度 45μm)和人造石墨粉 (纯度 99. 0% ,平均粒度 25μm). 采用自制的双罐三维摆动式高能球磨机对 石墨含量 9.

7 at%、 18.

1 at%、 25.

3 at%和31.

5 at% 的C/Cu混合粉末进行不同时间的机械合金化. 球 磨罐材料选用 Cr12MoV,其内径为

68 mm,内侧高为

75 mm,磨球为直径