Cu基复合材料的制备及性能研究.pdf

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第33卷第9期宇航学报Vo1．33N02012年9月．9JournalofAstronauticsSeptember2012(石墨+纳米SiCp)／Cu基复合材料的制备及性能研究罗阳，王桂松(哈尔滨工业大学材料科学与工程学院，哈尔滨150001)摘要：采用粉末冶金法制备(Gr+纳米SiC)／Cu基复合材料，研究了不同球磨时间和球磨转速对球磨效果的影响，得到最佳球磨时间和速度为8小时和300r／min。球磨后在1143K和200MPa下采用热压烧结法处理2h，然后在1143K下进行热挤压，-~：)iI：K16：1。采用SEM和TEM研究了不同石墨含量烧结态和挤压态复合材料的微观组织，测试了不同石墨含量的热挤压态复合材料的抗压强度。关键词：(Gr+纳米sic)／Cu复合材料；力学性能；自润滑；微观组织中图分类号：V45文献标识码：A文章编号：1000—1328(2012)09—1322-05DOI：10．3873／j．issn．1000—1328．2012．09．019TheSynthesisandMechanicalPropertyofthe(Graphite+Nano—SiCp)／CuCompositesLUOYang，WANGGui—song(SchoolofMaterialScienceandEngineering，HarbinInstitueofTechnology，Harbin150001，China)Abstract：Metalmatrixcomposites(MMCs)of(Gr+Nano—SiC。)／Cucanbeprepareddirectlybypowdermetallurgy．Theoptimizedtimeandthespeedofballmillingare8hoursand300r／min．Afterballmillingthemixed，powdercanbeformedbyhotisostaticpressing(HIP)atabout1143Kand200MPafor2hoursandthenbeextrudedatl143Kwiththesqueezeratio16：1．TheMicrostructureofthematerialsinteredandextrudedareobservedbyusingSEMandTEM．ThebendingstrengthsofMMCswithdifferentcontentofgraphiteandnano—SiCaretested．pKeywords：(Gr+Nano—SiC。)／Cucomposites；Mechanicalproperty；Self-lubricant；Microstructure0引言受电弓滑板是电力机车的灵魂部件，起到从电网中获取电流并通过其向机体传输的过渡作用I4。受电弓示意图如图1所示，其上部部件即一为受电弓滑板，如图2所示。随着我国铁路电气化图1受电弓示意图图2受电弓滑板示意图进程的加快，对各种材料的受电弓滑板的研究也在Fig．1FigureofpantographFig．2Figureofpantographslide逐步展开。研究所、车辆事务所、Et本炭素公司和日立化成工业法国TGV大西洋线用钢和碳两种滑板，现在普遍使用碳滑板。德国ICE一直使用纯碳素滑株式会社等先后致力于开发浸金属碳滑板材料。板。20世纪60年代以来，日本铁道综合技术上海交通大学和宝钢(集团)公司联合开发了一种收稿日期：2011-06-29；修回日期：2011-08-22基金项目：黑龙江省博士后基金(LBH—Z1o170) l326宇航学报第33卷400350300对白～砷∞∞250200l50100500510lO(OSiCp)l5StrainVolumefractionofOr，％(a)(b)图8挤压态复合材料抗压强度测试结果Fig．8Compressiontestoftheextrudedcomposites(a)compressioncurvcs(b)compressionstrength(4)石墨的加入能起到很好的自润滑作用。对frictioncoeficientofCu—graphitecomposites[J]．Wear，2008，265：417—421．热挤压后的复合材料进行了摩擦磨损测试，发现随着石墨含量的增加材料的摩擦系数和磨损量都有不[]ZhangYZ．ZhangGD．WUYY．Efectofsurfacemetallizationofgraphiteonthetribologicalpropertiesofcopperhybrid同程度的下降。composites[J]．ScandinavianJournalofMetallurgy，2004，33∞白、ss差∞(2)：80—871．参考文献[9]ZhangYZ，ZhangGD．Frictionandweal"behaviorofcopper王贵青，陈敬超，孙加林．电力机车受电弓滑板的研究状况matrixeompositesreinforcedwithSiCandgraphiteparticles[J]．及发展趋势[J]．材料导报，2003，17(1)：18—2O．[WangTribologyLett，2004，17(1)：91—96．Gui-qing，ChenJing—chao，SunJia-lin．Currentstatusand[1O]刘平，任风长，贾淑国，等．铜合金及其应用【M]．北京：化futuretrendsofresearchonpantographslide[J]．Material学工业出版社，2000：45—57．Science，2003，17(1)：18—20．JankoS，MihaB．Measuringthedynamicforcestoidentifythe[2]MaXC，HeGQ，HeDH．Slidingweal"behaviorofcopper-frictionofagraphite—coppercontactforvariabletemperatureandgraphitecompositematerialforuseinmagievtransportationcurrent[J]．Wear，2006，260：1136—114．system[J]．Wear，2008，265：1087—1092．[12]KatsuhitoY，HideakiM．Thermalpropertiesofdiamond—copper[3]QianzL．Researchonpowdermetallurgypantographstripsforcompositematerial【J]．MicroelectroniesReliability，2004，44：electriclocomotive[J]．PowderMetallurgyIndustry，2007，4303—308．(1)：43—46．[13]苏青青，李微微，刘磊，等．碳纤维增强铜基复合材料的最新【4]YasarI，CanakciA，ArslaF．Theeffectofbrushspringpressure研究进展和应用[J]．材料导报，2010，5：76—79．[SuQing．onthewearbehaviourofcopper—graphitebrusheswithelectricalqing，LiWei—wei，LiuLei，eta1．Applicationandprogressincurrent[J]．TribologyInternational，2007，40：1381—1386．developmentofthecarbonfiberreinforcedcoppermatrix[5]闵泳，葛继平，赵红．电力机车受电弓滑板的发展概况【J]．composites[J]．MaterialsReview，2010，5：76—79．]中国科技信息，2005，22(2)：100—101．[MinYong。GeJi—ping，Zhaohong．Currentstatusofresearchonpantographslide作者简介：罗阳(1987一)，男，硕士，主要从事铜基复合材料【J]．ChinaScienceandTechnologyInformation，2005，22(2)：研究。100—101．]通信地址：哈尔滨市南岗区哈尔滨工业大学一校区A16公寓[6]YehiaA，BaheiED，MohammedAZ．Impact．inducedB15寝室(150001)deformationandin213and3DwoYencomposites[J]．Composites电话：(045t)86418674ScienceandTechnology，2003，63(2)：923—942．E—mail：luoyang19871031@163．corn[7]KovacikJ，EmmerS，BielekJ，eta1．Efectofcompositionon(编辑：张宇平)