石墨铜（银）复合材料组分设计与性能研究

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1、石墨-铜(银)复合材料组分设计与性能研究摘要石墨．铜(银)复合材料，不仅导电性与导热性优异，而且具有良好的抗电弧侵蚀和抗磨损能力及较高的强度，是一种具有广泛应用前景的新型材料。将固体润滑剂石墨与铜、银复合制成金属基自润滑材料是铜、银基复合材料重要的用途之一。尤其石墨．铜(银)复合材料在电接触材料领域得到广泛的应用，但石墨与铜互不相溶，其界面机械互锁，结合强度低，当承受载荷时往往造成增强体的拔出、剥离或脱落。因此，如何在保持较高电导率水平的前提下，大幅度地提高强度、硬度和耐磨性的问题已成为铜、银基材料研究与开发的重要问题。本文以开发高性能铜、银基自润滑材料为目标，通过组分优化设计，

2、采用机械合金化的技术与粉末冶金的方法制备出了基体合金化与纳米A

3、N颗粒混合增强石墨．铜复合材料以及镀铜碳纤维增强石墨．银复合材料，为拓展新型铜、银基复合材料的应用领域提供技术保障。本文的研究主要包括以下几个方面的内容：(1)采用机械合金化技术制备了Cu．5％Cr复合粉体，利用xRD分析了Cu．5％Cr复合粉体机械合金化过程。结果表明：随着球磨时间的增加，晶粒不断细化，Cu．5％Cr复合粉末衍射峰逐渐宽化，衍射强度逐渐下降；当球磨60h时，Cr大部分固溶在Cu晶格中。(2)采用粉末冶金的方法制备了石墨一铜复合材料，分析了基体合金化对石墨一铜复合材料力学性能的影响，结果表明：随着Cr

4、含量增多，石墨．铜复合材料力学性能、耐磨性能提高，导电性能下降。(3)初步探讨了纳米AIN颗粒对铜基复合材料的影响。结果表明：随着纳米AIN颗粒质量分数的增加，材料的密度和导电性下降，硬度、抗弯强度有所增大，当材料中含有AIN超过O．5％时，复合材料硬度、抗弯强度增加不明显。(4)采用粉末冶金的方法制备了银基电刷材料，研究了其导电性能的影响因素。结果表明：随着石墨、碳纤维和铜含量的增加，材料的电阻率有所升高。当金属基体含量为93％，添加的铜含量不超过9％时，对电刷的接触电压降影响不明显。(5)探讨了银基电刷材料的摩擦磨损性能。结果表明：石墨、碳纤维起到了润滑和减磨的作用，石墨质量

5、分数在7％～10％之间，碳纤维添加量为O．5％时能够提高电刷的综合性能；添加的铜元素质量分数在6％～9％之间时，电刷具有良好的耐磨性能。关键词：铜(银)基复合材料i石墨；机械合金化；纳米A1N颗粒；电刷ComponentDesignandPropertiesofGraphite—Copper(Siiver)CompositesAbstraetGraphite—copper(silver)compositesareconsideredtohavegreatpotentialinapplicationasanovelkindofadvancedmaterialduetocombina

6、tionsofexcellentconductivity,thermalconductivity,andgooderosionresistancetoelectricityarc[ISwellasexcellentwearresistance．Oneofthemostimportantapplicationisthegraphite—copper(silver)self-lubricationcompositefabricatedbyaddingsolidlubricantintocopper，silveralloymatrix．Graphite-copper(silver)co

7、mpositesspeciallyisalwaystheimportancefortheelectriccontactsandbrushmaterials，buttheinterfacebetweenthecarbonandthecopperorsilvermatrixexistsinthef01111ofmechanicalbonding，thiskindoflowbondingstrengthoftenleadstotheenforcementpullingoutandfallingout．Therefore，theimprovementofstrength，hardness

8、andwearresistancehasbeentheimportantproblemfortheresearchanddevelopmentofgraphite-copper(silver)materials．Theaimofthepresentstudyistodevelopagraphite-copper(silver)self-lubriccatingmaterialswithgoodfrictionandwearcharacteristics．Onthebasisofc