机械合金化放电等离子烧结铜基复合材料摩擦学性能研究

【摘要】： 铜基复合摩擦磨损材料在电动机电刷及高速列车制动闸片、受电弓板等领域有重要应用。本论文通过对Cu-Ti-C体系粉末进行机械合金化以及向铜基体粉末中添加机械合金化后的Ti-C粉末从而获得两种铜基复合粉末,并将其通过放电等离子烧结方法制备出两种不同的TiC强化铜基复合摩擦磨损材料,并对复合材料的微观组织、密度、硬度及摩擦学性能进行了测试和分析。 经过机械合金化的Cu-Ti-C体系粉末具有较高的活性,形成了Ti、C原子在铜基体中的过饱和固溶体,铜基体发生强烈塑性变形并形成纳米晶和机械孪晶等非平衡结构。经过一定时间机械合金化的Ti-C复合粉末同样具有较高的活性,可使烧结过程中合成TiC的温度明显降低。采用放电等离子烧结方法对两种机械合金化方法制备的铜基复合粉末在不同温度下进行烧结,获得了两种具有不同微观组织的TiC强化铜基复合材料。摩擦磨损实验研究表明第一种复合材料的磨损机理为粘着磨损,第二种复合材料的磨损机理为三体磨损。虽然两种复合材料的磨损机理不同,但是均表现出优良耐磨性,其最低磨损率分别为1.44×10-5mm3/Nm和1.12×10-5mm3/Nm。