铜二硫化钼复合材料的制备及其组织与性能研究

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1、铜一二硫化钼复合材料的制备及其组织与性能研究摘要本论文采用粉末冶金方法，分别在氢气和氩气保护气氛下制各铜一二硫化钼复合材料，并用X一射线衍射仪、光电子能谱仪、扫描电镜等分析手段对复合材料的物相、显微组织、力学性能和磨痕表面形貌进行分析，研究二硫化钼含量和烧结温度对复合材料的烧结过程和机械性能的影响，系统探讨了复合材料在室温及气氛条件下的摩擦磨损行为及机理。研究结果主要包括以下几个方面。在氢气保护下的烧结过程中MoS：并未与H。反应，而只与基体铜发生两步反应，分别生成复杂的铜钼硫化合物、Cu的硫化物和单质Mo，且随MoS。含量的增加，烧结产物有规律地发生变化；热力学分析与

2、XRD和XPS测试结果相吻合；复合材料中物相分散均匀，随MoS：含量增加，基体铜相不断减少，化合物增多，金属Mo弥散镶嵌其中；材料的密度不断减小；硬度先增后减，再回升；抗弯强度总体呈下降趋势；电阻率明显增大。在氩气保护下的烧结过程中，基体Cu与MoS。发生了反应，生成化合物Cu。．。。Mo。S。：随烧结温度的升高，复合材料中原子之间的扩散愈充分，结合力加强，材料的硬度和抗弯强度都有了显著提高；电阻率先降后升，最后趋于稳定，在烧结温度为750℃时最低。在室温干摩擦条件下，Cu．G(4．50t％)．MoS2(4．5rot％)复合材料的摩擦磨损性能最好，Cu的硫化物与石墨颗粒

3、协同润滑，在摩擦表面形成连续完整的固体润滑膜：Cu．G(9∞t％)复合材料表面的润滑膜不够完整，自润滑减摩效果不够理想；Cu．MoS2(9∞t％)复合材料表面磨损相当严重，以粘着和磨粒磨损为主，伴有氧化磨损的发生。在纯Ar环境下的摩擦过程中，Cu．MoS2(9∞t％)复合材料表现出最佳的减摩耐磨性能，Cu．G(4．5∞t％)．MoS2(4．50t％)复合材料次之。Cu-MoS2(9∞t％)复合材料表面固体润滑膜的破裂、脱落与修复处于动态平衡，基体本身的强度、硬度较高，能支撑表面完整润滑膜的形成，Cu的硫化物与基体材料具有良好的化学亲和性，使形成的固体润滑膜与基体附着性更

4、好，结合强度更高；Cu．G(4．50t％)一MoS2(4．5∞t％)复合材料中由于二硫化钼含量不高，表面固体润滑膜存在局部润滑不良；石墨在纯Ar摩擦环境中丧失了其自润滑性能，Cu．G(90t％)复合材料的摩擦磨损性能最差。关键词：铜一二硫化钼复合材料；粉末冶金；含量；烧结温度；自润滑；摩擦系数；磨损率TheStudyofPreparation，MicrostructureandPropertiesofCu·-MoS2CompositesAbstractInthispaper，Cu-MoS2compositeswerepreparedbypowdermetallurgyr

5、outeinhydrogenandargonatmosphere，respectively．Thephases，microstructures，mechanicalpropertiesandwornsurfacemorphologiesofcompositesweredetectedbyXRD(X．raydiffraction)，XPS(X-rayphotoelectronspectroscopy)，SEM(scanningelectronmicroscope)andEDS(energydispersionspectrometer)tostudytheinfluence

6、sofMoS2additionandsinteringtemperatureonsinteringprocessandpropertiesofcomposites．Thewearbehaviorsandmechanismsofcompositesunderroomtemperatureandinatmospherewereinvestigatedindetail．Theresultscanbeconcludedasfollows．DuringsinteringprocessinH2atmosphere，MoS2onlyreactswithCuintoanintricat

7、ecompoundmadeofCu，MoandSelements，withsimultaneousemissionofcoppersulfideandelementaryMointwosteps，ratherthanwithH2．SinteredproductsvaryregularlywiththeincreasingamountofMoS2addition·TheconclusionofthermodynamicsanalysisisidenticalwiththeresultsofXRDandXPS．Phasesofthecompo