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石墨粒度与含量对碳纳米管—银—石墨复合材料性能的影响

朱琪琪  
【摘要】: 本实验采用了气流粉碎和球磨的方法对原始石墨进行细化、粉碎,采用粉末冶金方法制备碳纳米管-银-石墨复合材料,初压压力200MPa,在H_2保护气氛下烧结并保温1h,复压压力400MPa制得复合材料。复合材料中石墨和碳纳米管分布均匀,没有明显孔洞和团聚现象发生。 研究了气流粉碎工艺和球磨时间对石墨粉末粒度的影响。试验结果表明:气流粉碎过程中,加料气流压力对成品的影响并不大,粉碎气流压力和向心气流压力起主要作用。粉碎气流越大,向心气流压力越小,石墨的粒度越细;球磨初期,石墨的球磨细化效果比较好,随着球磨时间的推移,球磨粒度下降到5μm左右,进一步细化很难进行,球磨前的石墨为棱角分明的片状,而球磨后的石墨片几近于球形。 研究了石墨粒度对复合材料的密度、硬度、烧结收缩率和孔隙率的影响以及不同的石墨含量对复合材料摩擦磨损性能的影响。试验结果表明:在相同石墨含量时,细石墨复合材料密度大于粗石墨复合材料;对于粗石墨复合材料,烧结后孔隙较多,孔隙率较大,因而无论它的压制面或侧面的硬度都要明显小于细石墨复合材料;粗石墨和细石墨复合材料的烧结收缩率都随着石墨含量的增加而降低,并且在试样长度和宽度方向上的收缩率要明显高于高度方向上的收缩率。 研究了石墨含量对复合材料的摩擦系数、磨损量和接触电压降的影响。随着磨损时间的推移,摩擦系数略有减小且趋于平稳,最后稳定在一定值范围之内,并且电磨损时的摩擦系数要明显高于机械磨损时的摩擦系数;复合材料的磨损量随着石墨含量的提高而降低,尤其是电磨损过程中,石墨含量越高,磨损率降低的趋势越大,最终的磨损量越小;接触电压降比较稳定,在很小范围内波动。磨损初期接触电压降略低,随着磨损进行润滑膜逐渐趋于完整,从而导致接触电压降略有上升。接触电压降随着石墨含量的增加而增大。在电磨损过程中复合材料的磨损存在着极性差异,导致正刷的磨损量始终大于负刷的磨损量,正刷的接触电压降总是小于负刷。


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