微米石墨颗粒增强铜基复合材料制备工艺

【摘要】：铜作为一种常用的结构和功能金属材料，因其具有优良的导电性、导热性，良好的延展性及抗腐蚀性，从而广泛应用于机械、电子及航天领域。但是铜自身的强度低、耐磨性以及耐热性差，高温下易氧化变形，从而极大地限制了其在工业生产中的应用。铜基复合材料继承了铜合金的优点，同时其抗拉性、耐摩擦磨损性、强度等性能在铜合金的基础上得到很大的提高，已经金属基复合材料领域的研究热点之一。 本文综述了石墨增强铜基复合材料的研究进展，分析了制备石墨增强铜基复合材料可能遇到的问题。采用粉末冶金法制备石墨/铜基复合材料，并着重研究了混料对石墨在集体中分布的影响以及复合材料的真空热压烧结工艺，提出了粉末冶金法制备石墨/铜基复合材料的最佳工艺参数。 研究结果表明：利用粉末冶金法成功制备出具有成本低、石墨分布均匀、合金成分可优化设计的石墨/铜基复合材料：石墨的表面化学镀铜是改善石墨和基体金属润湿性的关键；混料工艺对石墨在基体金属的分散均匀性有很大影响，球料比为2：1条件下的最佳混料时间为4h；优化后的石墨/铜基复合材料真空热压烧结工艺为875℃保温1h。 对复合材料的摩擦磨损试验得出：锡青铜、0.5vol.%石墨/铜基复合材料以及0.8vol.%石墨/铜基复合材料在40N的载荷不变时，摩擦系数的趋势都是先由大递减达到最低值然后又逐渐递增的趋势，三种材料皆有摩擦系数最低值，但随着石墨含量的增加承受大载荷和高磨损速度的能力有所增加。添加石墨的锡青铜材料比未添加石墨的锡青铜材料更具有承受大载荷的能力，而石墨的表面镀铜，更会使得复合材料在大载荷下降低其摩擦系数，增加其耐磨性能。