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梯度铜石墨自润滑材料及摩擦性能研究

李长虹  
【摘要】:论文以将梯度材料引入铜石墨自润滑材料为主线,研究了从材料设计、制备、性能到摩擦磨损全过程的关键技术问题,工作及结果如下: 1.研究在石墨粉末表面镀覆Ni-P梯度层 在石墨粉末表面镀覆了Ni-P镀层,镀层和石墨结合良好,在烧结过程中没有发生熔化和团聚,对石墨形成的良好包覆在烧结温度下没有发生破坏,铜在Ni-P镀层表面形成了良好的铺展,镀层与基体组织结合良好。设计了梯度镀覆工艺,实现了Ni-P镀层中镍、磷组分的梯度分布,解决了石墨表面镀层不同部位需要不同磷含量以满足不同使用目的的矛盾。梯度镀覆工艺同时解决了石墨粉末表面化学镀镍过程中,石墨粉末巨大的比表面积所导致的镀液分解失效的难题。 2.在铜石墨自润滑材料中形成梯度分布 针对铜石墨自润滑复合材料的摩擦磨损特性,提出了在摩擦材料中实现梯度性能分布的观点,设计了使铜石墨自润滑材料形成梯度分布的定向熔化梯度法工艺,实现了铜、石墨组元的梯度分布。定向熔化梯度法的特点在于,能使实际梯度曲线始终逼近要求的梯度场曲线分布,可满足材料结构优化设计的要求,层与层之间没有物质组分的突变,消除了层与层之间的薄弱环节。 3.实现了铜石墨自润滑材料的氧化烧结 设计了氧化活化烧结工艺,研究了氧化活化烧结过程中物质迁移的物理化学过程。采用氧化活化烧结,金属基体联结成了三维连续网络,解决了石墨含量较高时,铜石墨自润滑材料的烧结难的问题。氧化活化烧结过程中,铜石墨自润滑复合材料在720℃——920℃的烧结温度范围内均能形成良好烧结,但机械性能在760℃出现最大值,在此温度进行烧结,铜石墨自润滑复合材料可以形成最佳烧结。 4 研究了铜石墨材料的自润滑摩擦性能 铜石墨自润滑材料摩擦过程中,石墨润滑膜的逐步形成,导致摩擦系数降低,石墨润滑膜的延伸铺展是摩擦系数降低的主要原因。铜石墨自润滑复合材料中,石墨含


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