CNTs增强铝基混杂复合材料的微观组织与摩擦磨损性能.pdf

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1、·76·材料导报B：研究篇2014年1月(下)第28卷第1期石墨／CNTs增强铝基混杂复合材料的微观组织与摩擦磨损性能吴尚敏，李克，王飞，廖健南，詹美清(南昌大学机电工程学院，南昌330031)摘要采用粉末冶金法制备了石墨／碳纳米管(CNTs)增强铝基复合材料，研究了石墨和碳纳米管对复合材料摩擦磨损性能及硬度的影响，并利用扫描电子显微镜观察了复合材料的显微组织、磨损表面形貌。结果表明：仅添加石墨的复合材料摩擦系数明显降低，而磨损率、硬度有少量降低；但是将石墨和碳纳米管混杂加入到复合材料中后，材料的摩擦系数明显降低，磨损率急剧升高，且材料的硬度随碳纳米管含量增加而逐渐下降。仅添

2、加石墨的复合材料磨损形式主要是磨粒磨损和犁沟磨损，而添加石墨和碳纳米管的复合材料主要是剥层磨损。关键词铝基混杂复合材料摩擦磨损石墨碳纳米管中图分类号：TB33文献标识码：AMicrostructure，FrictionandWearPerformanceofGraphite／Carb0nNanotubesReinforcedAluminiumMatrixCompositesWUShangmin，LIKe，WANGFei，LIAOJiannan，ZHANMeiqing(SchoolofMechatronicsEngineering，NanchangUniversity，Nanc

3、hang330031)AbstractGraphiteandcarbonnanotubesreinforcedaluminummatrixcompositeswerefabricatedbypowermetallurgymethodandfrictionandwearperformanceofthehybridcompositeswereinvestigated．Themicrostructureandwornsurfacewereobservedbyscanningelectronmicroscope(SEM)．Experimenta1resultsshowthatthef

4、rictioncoefficientofthecompositesdecreasedafteraddinggraphite，andthewearrateandhardnessdecreasedaswel1．However，thefrictioncoefficientdecreasedobviouslyafteraddinggraphiteandcarbonnanotubestogether，whilethewearrateincreasedsignificantly．Withincreasingcarbonnanotubescontent，thehardnessofcompo

5、sitesreducedconti-nuously．Itwasconcludedthatthewearmechanismsofcompositescontaininggraphiteareploughinggrooveandabra—sivewear，whilethewearmechanismofcompositescontaininggraphiteandcarbonnanotubesisdelaminatewear．Keywordsaluminummatrixcomposites，frictionandwear，graphite，carbonnanotubes0引言并对其

6、摩擦磨损性能进行研究。1实验铝基复合材料具有高比强度、比模量，低的热膨胀系数，较高的韧性和抗冲击性，以及良好的抗疲劳性能、耐高温和1．1复合材料制备耐磨损性能，广泛应用于航空航天、汽车和电子等多个领采用粉末冶金法制备石墨／CNTs增强铝基复合材料。域_1]。随着现代工业的迅速发展，其对材料的性能提出了原料粉末纯度(质量分数，)分别为：铝粉大于99％，镁粉大更高的要求。现有的研究表明，铝合金中含有弥散分布的石于99，硅粉大于98．5，平均颗粒度为1()()～200目。碳墨颗粒时，具有优异的抗摩擦性能和低磨损率E。碳纳米管纳米管采用的是南昌太阳纳米有限公司生产的多壁碳纳米的杨氏模

7、量高达5TPa，强度为钢的100倍，同时其韧性和结管。石墨为粒状人造石墨，平均粒度为80／,m。根据ZL101构稳定性很好，是理想的增强增韧纤维材料[4]。丁志鹏的主要成分(7Si，0．3～0．45Mg，A1为余量，质量分等l_6]的研究表明，碳纳米管具有自润滑和增强作用，复合材数)称量粉末。复合材料的成分如表1所示(叫表示质量分料的摩擦系数和磨损率随碳纳米管体积分数的增大而减小。数)。通过机械球磨的方式将各粉末和石墨、CNTs均匀混为进一步提高基体的摩擦磨损性能，将增强体和减摩性的石合，在液压机上将混