胡建红[1]2004年在《铜基受电弓滑板成分优化及组织性能研究》文中研究表明本论文的研究目的是改善铜基粉末冶金受电弓滑板的致密度、电导率、表面硬度等性能，并最终改善它的磨损性能。通过对铜基粉末冶金滑板的磨损机理分析，从滑板材料成分设计入手，并重新设计出滑板材料的成分组成，包括基体成分、润滑成分和强化成分。 本论文采用“正交实验方法”为主要成分优化方法，并得出铜基粉末冶金受电弓滑板材料较好的成分范围。应用金相显微镜、X射线衍射、扫描电镜、能谱仪等材料分析手段，对所制备的试样的性能进行分析测试；采用自行设计改装的磨损设备，对试样进行磨损实验，研究了磨损量和磨损率与时间的关系以及磨损率与速度的关系。 通过本文的研究，作者得出以下结论： 1 验证了试样制备工艺在压制成形、烧结、复压、复烧共四步粉末冶金工艺是成熟的。此工艺参数为压制压力：200Mpa，烧结温度：870℃，保温时间120分钟；复压压力为300 Mpa以上，复烧温度：870℃，复烧时间120分钟。 2 通过综合性能分析得到成分综合性能最好的试样其成分为4％锡、0％铅、2％石墨、5％铁，铜为余量；对正交实验成分因素分析得到成分最佳组合为4％锡、2％铅、3％石墨、5％铁，铜为余量。 3 在磨损实验中，石墨含量高，对改善磨损表面的润滑状况是有好处的。在跑合阶段，石墨含量4％试样比石墨含量2％试样少用5个小时进入稳定磨损阶段。但在本实验中，石墨含量高并不能说明其磨损性能就好。速度对磨损率的影响为随速度的加快，磨损率呈斜“之”字型变化。 4 所有的检测结果都说明本文采用的成分正交优化过程和工艺过程都是切实可行的，得出了比较可行的制备工艺和成分范围。 最后，对挤压成形工艺和磨损实验需改进之处提出了作者的个人看法。
牟浩瀚[2]2017年在《铜基受电弓滑板材料的制备工艺及性能研究》文中提出城市轨道交通和山区低速重载电力机车运输是目前铁路运输中相当重要的两个板块,对电力机车的需求量非常大。而铜基受电弓滑板是应用于电力机车的重要受电元器件,其消耗量也越来越大,但目前国内技术还不够成熟,需要大量的依赖进口。为了打破国外垄断,加速铜基受电弓滑板的国产化是当前铁路运输业中一项非常重要的任务。本文主要研究了粉末冶金法制备铜基受电弓滑板材料工艺,探讨了不同种类润滑剂对材料产生的影响,主要分析了冷压行为和烧结行为等,对烧结后材料的物相组成、微观形貌、力学性能以及摩擦磨损性能结果进行了研究分析。同时研究了时效温度与时间对铜合金的显微组织及物理、力学和摩擦磨损等性能的影响,探究了该铜合金的时效特性。本研究对于开发具有自主知识产权的铜基粉末冶金受电弓滑板提供了技术与理论指导,取得的主要成果如下:(1)压制规律:在铜合金混合粉末冷压成形过程中,压坯密度随着压制压力的增大而不断提高,但压坯密度的提高速率随着压制压力的增大而逐渐变缓。铜合金混合粉末的压制过程符合四种经典压制方程的描述,尤以黄培云方程最为近似。经黄培云方程计算后可得,铜合金混合粉末的最小二乘法相关系数R值为0.997980,最接近于1,其硬化指数m为2.26313,压制模数M为6.05885MPa。(2)制备工艺:在高温烧结过程中,烧结体密度随着烧结温度的升高和烧结时间的延长,呈先增大后减小的趋势,得出合适的烧结温度为900℃,烧结时间为2h。通过对比不同含量的石墨、Cu2S和MoS2叁种润滑剂对铜基受电弓滑板材料性能的影响,得出石墨相对于其他两种润滑剂,最宜作为铜基受电弓滑板材料的润滑剂。当石墨含量为2%时,铜基受电弓滑板综合性能最好,其电阻率为0.22μΩ·m,冲击韧性为34.2J/cm~2,硬度HB为75。(3)时效处理:将自主研发的铜基受电弓滑板材料,在830℃下固溶2h并水淬处理,然后在450~600℃下经过1~4h时效处理。通过对不同时效温度和时间下材料硬度、电阻率、冲击韧性和抗拉强度等性能的测试,以及微观组织与物相组成的观察与分析,研究铜基受电弓滑板材料的时效处理行为。结果表明:随时效时间延长,铜基滑板材料的硬度、冲击韧性和拉伸强度都先提高后下降,电阻率先下降后略有升高;随时效温度升高,材料的各项性能均先提高后下降。时效处理前后材料断裂均以塑性断裂的方式进行,时效处理后的冲击韧性更大。在500℃下时效处理3h后,主要物相仍是α-铜和石墨,并产生纳米级的六方Cu10Sn3析出相,对基体产生强化作用,从而提高材料的各项性能。材料的电阻率为0.147μΩ?m,硬度HB为89,抗拉强度为355.68MPa,冲击韧性为47.1J/cm~2,摩擦因数为0.189,基本符合我国对铜基受电弓滑板材料的使用要求,综合性能接近国外水平。
王安家[3]2007年在《纤维增强Cu-C复合材料制备及性能研究》文中研究表明Cu-C材料是目前最具应用前景的电力机车受电弓滑板用材料之一，本文研究了Cu与C之间的润湿原理，利用Mo元素有效改善了Cu与C之间的润湿性；并对冷压烧结法制备纤维增强Cu-C复合材料的工艺过程及其对性能的影响进行了研究；通过带电摩擦试验对Cu-C复合材料带电摩擦磨损机理进行了初步探讨。 选择Mo元素有效改善了两元素之间的润湿性。用溶胶-凝胶法制备出表面层为α-Mo_2C-Mo的石墨粉体及纤维，之后采用化学镀和电镀的方法在石墨和纤维上镀上了色泽光亮的铜镀层，最后以冷压烧结法制备出不同工艺参数条件下的Cu-C复合材料。 研究了各种工艺参数(烧结温度，保温时间，纤维含量)对复合材料的组织及性能的影响，结果表明：烧结温度为1153K，保温时间为1.5h时，材料组织中铜相和石墨相弥散分布，镀铜纤维的加入对材料的微观组织影响不明显。随烧结温度升高、保温时间延长以及纤维含量增加，材料密度逐渐降低，硬度值和冲击韧性值先增加后降低；材料电阻率随着保温时间和纤维含量的增加逐渐增加，而随着烧结温度的升高先降低后升高；复合材料摩擦系数和磨损率随烧结温度的升高，都是先降低后升高，当温度在1153K时，摩擦系数和磨损率达到最低。随保温时间的增加，复合材料摩擦系数和磨损率在不同摩擦速度下的变化趋势几乎相同，在保温1.5h时耐磨损性能最好；随着碳纤维体积分数增加，不同摩擦速度下摩擦系数呈单调减小的趋势，且有趋于稳定的趋势，磨损率整体呈减小趋势，当纤维含量在3％时，磨损率最低。在理论分析与试验研究的基础上确定了比较合理的各种工艺参数：烧结温度为1153K，保温时间为1.5h，纤维含量为3％。 初步探讨了复合材料带电摩擦磨损机理。结果表明，摩擦磨损过程中出现的磨屑主要是铜屑、铜颗粒和石墨颗粒，磨屑的主要成分是Cu、Cu_2O和C。在整个材料磨损过程中磨损形式主要为粘着磨损，摩擦一段时间后，剥层磨损和磨粒磨损开始出现，在整个磨损过程中都伴随着氧化磨损。
浦海洲[4]2016年在《放电等离子法制备Cu/Cr_3C_2/BN摩擦磨损材料及其性能的研究》文中认为随着中国高铁技术的飞速发展,列车速度的大幅提升对制动材料提出了更高的要求,铜基复合材料由于本身具有良好的摩擦磨损性能以及良好的导热性在制动材料方面具有良好的应用前景。本文主要研究如何控制球磨工艺参数以及烧结工艺参数,通过放电等离子法烧结最终在铜基体中原位生成Cr3C2摩擦组元提高耐磨性。同时,通过用BN润滑组元替代的石墨组元提高材料中润滑组元的耐氧化性,以防止由于润滑组元氧化而造成对对偶材料的过度损耗。本文采用Cu粉,C粉,Cr粉为原材料在行星式球磨机上进行球磨,在球磨过程中,原位生成增强相Cr3C2作为增磨组元,用扫描电子显微镜(SEM).X射线衍射(XRD)和能谱(EDS)分析了球磨时间等对粉末性能的影响；再加入减磨组元六方BN进行放电等离子烧结,对不同工艺条件下制备所得的Cu/Cr3C2/BN复合材料,采用金相光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和能谱(EDS)等,对复合材料物相组成及微观结构进行分析。测试了复合材料的物理及力学性能,包括摩擦系数、磨损量、致密度、显微硬度、抗压强度、电导率、热导率等。研究了烧结工艺参数、增强相含量等对Cu/Cr3C2/BN复合材料性能的影响规律。研究结果表明：(1)随着球磨时间的延长,晶粒不断细化,球磨30h后粉末出现团聚现象,当球磨30h时XRD出现Cr3C2衍射峰,C和Cr能够原位生成分布均匀的增强相Cr3C2,因此最佳球磨时间为30h；(2)在球磨后的Cu/Cr3C2复合粉末中加入BN粉末,烧结后的复合材料中,BN稳定存在,Cr3C2的衍射峰加强,烧结过程中进一步原位生成Cr3C2增强相；(3)采用放电等离子烧结法,在保温时间10分钟条件下,烧结温度为950℃,烧结压力为50MPa,Cr3C2和BN含量为10%时,复合材料的摩擦系数为0.38,致密度为94.2%、显微硬度为216.5HV、压缩强度为783MPa、导电率为75IACS、导热系数为264.6W/(m·K)(25℃时)和206.2W/(m.K)(300℃时)；(4)在一定范围内,烧结温度和烧结压力的升高能够提高材料的致密度及电导率,抗压强度及显微硬度也随之上升；随着Cr3C2质量分数的升高,材料的摩擦系数、显微硬度整体呈上升趋势,致密度、磨损量及导电率整体呈下降趋势,抗压强度先上升后下降；随着BN含量的提高,材料的摩擦系数、导电率、抗压强度持续下降,磨损量持续上升；(5)综合实验结果,得出合理的制备工艺为：在保温时间10分钟条件下,烧结温度为950℃,烧结压力为50MPa,Cr3C2和BN含量为10%,复合材料的综合性能最佳。
杜春宽[5]2007年在《铜基石墨自润滑材料制备及其摩擦磨损性能研究》文中研究指明本文选用镀铜、镀镍石墨粉，采用粉末冶金工艺制备出铜基石墨自润滑材料。系统地进行了铜-石墨界面结合研究、复合材料力学性能检测分析以及复合材料摩擦磨损行为及机理的分析探讨，为研发新型高性能铜基石墨自润滑材料提供了理论基础和技术支撑。首先利用化学镀反应原理在石墨颗粒表面镀上一层厚度均匀、致密的镍，铜镀层，然后采用粉末冶金复压复烧工艺，制备出铜基石墨自润滑材料。分析了镀铜、镀镍石墨粉及其表面镀层球化对复合材料界面结合及其性能的影响，适宜的烧结工艺条件能够使镀层改善石墨与铜基界面结合的效果获得充分体现，界面结合紧密，无缝隙，明显提高复合材料的强度与韧性，复压复烧工艺有利于发挥石墨表面处理的优越性，其中石墨表面镀镍比镀铜有更好的作用。开展了不同工况条件下的摩擦磨损试验研究，通过微观分析手段对磨痕表面及其断面形貌，以及磨损颗粒形貌、成分等的变化规律进行分析研究，系统地探讨了铜基石墨复合材料的摩擦磨损性能及自润滑机理。本文试验条件下，镀铜、镀镍石墨粉制备的铜基复合材料形成的石墨润滑膜与复合材料基体有更好的粘附结合性能，润滑减摩特性明显优于纯石墨粉制备的复合材料，尤其是镀镍石墨粉制备的复合材料自润滑性能更佳。铜基石墨自润滑材料经历了轻微、中等、严重叁个典型的磨损阶段。轻微磨损阶段，固体润滑薄膜的破裂、脱落与修复处于动态平衡状态；进入中等磨损阶段，固体润滑薄膜难以达到动态平衡，磨粒磨损与粘着磨损逐渐成为主要磨损形式；严重磨损阶段，表面已不存在连续的润滑膜，对偶件大部分直接接触，亚表层发生较大的塑性变形，裂纹在亚表层石墨处形核、扩展并引起磨粒脱落以及粘着磨损是严重磨损阶段的主要失效形式，并伴随有氧化磨损的发生。研究表明石墨表面镀层是改善铜基石墨自润滑材料摩擦学性能的关键，其中将镀镍石墨粉用于铜基自润滑复合材料的制备，以及系统地对其进行摩擦学特性及机理研究还未见报道，是本论文主要创新之处。本论文研究对研制开发新型铜基石墨自润滑复合材料和丰富材料摩擦学性能研究有着重要的理论和现实意义。
参考文献：
[1]. 铜基受电弓滑板成分优化及组织性能研究[D]. 胡建红. 昆明理工大学. 2004
[2]. 铜基受电弓滑板材料的制备工艺及性能研究[D]. 牟浩瀚. 合肥工业大学. 2017
[3]. 纤维增强Cu-C复合材料制备及性能研究[D]. 王安家. 西北工业大学. 2007
[4]. 放电等离子法制备Cu/Cr_3C_2/BN摩擦磨损材料及其性能的研究[D]. 浦海洲. 华东理工大学. 2016
[5]. 铜基石墨自润滑材料制备及其摩擦磨损性能研究[D]. 杜春宽. 合肥工业大学. 2007