铜基自润滑复合材料综述2

铜基自润滑复合材料综述

1 国内外铜基复合材料的研究现状与发展趋势

近年来，随着电子技术、计算机和信息技术的迅猛发展，焊接电极、接触导线、轴瓦和集成电路引线框架、仪器仪表、电子通信器件中的接触元件等部件种类增多，需求量急剧增大，而且器件向高整化、高集成电路化、高密实装化等方向变化，要求材料不仅具有良好的导电性、导热性、弹性极限和韧性，而且还应具有较好的耐磨性，较高的抗张强度，较低的热膨胀系数，加工性能好；焊接性能、电镀性能及封装、性能良好等一系列优良性能。自美国Ollin公司首先研制生产Cl9400铜合金替代铁镍合金作引线框架以来，在世界上掀起了研制和生产铜基复合材料的热潮，由于铜基复合材料强度的提高往往伴随着导电、导热性的下降。如何解决这一矛盾，将是铜基复合材料研究的关键课题。目前，Cu基复合材料的研究开发国内外非常活跃，抗拉强度在600MPa以上，导电率大于80%LACS的铜基复合材料已成为开发的热点之一。铜与其它一种金属有良好的融合性，采用Fe、Cr、Zr、Ti等在铜基体中有较大固溶度的合金元素，经固溶和时效处理后，合金元素以单质或金属间化合物的形式弥散析出，析出的弥散相有效阻止位错和晶界的移动，达到强化效果，而且第二相的析出纯化了基体金属，恢复了有固溶处理所降低的导电、导热性，取得了强度和导电导热性的平衡。如Cu-Ni-Si合金，通过固溶处理，强冷变形并时效处理后，由于在时效过程中调幅结构幅度的变化和沿晶界析出相形核的形成，NiSi相呈颗粒状从晶界上析出，使该合金抗拉强度达到760MPa，导电率43%；又通过对Cu-Cr-Zr系合金固溶处理和时效的控制，使含富Cr的金属间化合物在Cu基体上呈纳米微细结构弥散析出，获得了抗张强度600MPa、电导率80%IACS。

Cu基复合材料所追求的并非只是强度和导电，而是多项性能的综合。在实际使用过程中，电子器件发热所增加的热量需要通过铜基合金向外散热，因此，作为高强度Cu基复合材料还要求具有良好的导热性能。在Cu基复合材料的开发应注重以下几个方面：

（1）新材料必须提高能适应部件小型化的加工性能；

（2）Cu基复合材料的开发应注重特定的应用环境，如发动机四周的汽车电器，要求高温应力松弛特性优良的部件等。

引入纤维、晶须、陶瓷颗粒等高强度的强化相增强基体显示出良好的发展前景，其方法是向铜基体内植入稳定的高强度第二相，通过冷变形等加工处理，使第二相以弥散的颗粒状或纤维状分布与基体中，达到机械能和电导性能的最佳匹配。

2 铜基复合材料颗粒增强相的种类

颗粒增强铜基复合材料是指在铜基体中人为地或通过一定工艺生成弥散分布的第二相粒子。第二相粒子利用混合强化和阻碍位错运动的方式来提高铜基的强度，增加其耐磨性，如Al2O3/Cu复合材料，Ti2B2/Cu复合材料。通常第二相粒子在铜基复合材料中主要以2种形式分布：（1）在晶粒内部弥散分布；（2）在晶界上聚集分布。

颗粒增强铜基复合材料的力学性能主要取决于铜基体、增强体的性能以及增强体与基体之间界面的特性。目前较常采用的增强体主要有：碳化物、如SiC、B4C；氮化物，如Si3N4、AlN；氧化物，如Al2O3、SiO2，以及C、Si等，此外还有Fe2P、Ni2Sn、Fe2Ti、Co2P、NiXTIY、MG3P2等一系列中间相。增强体与基体的化学稳定性与相容性非常重要，它关系到材料的制备和材料长期安全使用的可靠性；增强体与基体的热膨胀系数差值也十分重要，由此引起的材料内部位错密度的变化和内应力场的变化对材料的性能影响很大。

选择颗粒增强相的参数包括：（1）弹性模量；（2）拉伸强度；（3）密度；（4）熔点；（5）热稳定性；（6）热膨胀系数；（7）尺寸及形状；（8）与基体材料的相容性；（9）成本。具体选择增强相时要将其用途、复合材料的生产工艺及整个复合材料的成本等因素综合起来统筹考虑。

3 铜基复合材料的制备方法

目前，颗粒增强型铜基复合材料的制备方法分为加强制法和内部自生法，前者包括粉末冶金、机械合金法等；后者有原位自生成法、内氧化法等。现在介绍几种较成熟的颗粒增强型铜基复合材料的的制备方法。

3.1 粉末冶金

粉末冶金的主要工艺为：把一定比例的铜粉与增强相颗粒粉末混合均匀、压制成型后进行烧结，制成烧结体预制件。然后通过液相浸渗法向增强体预制件中渗铜；熔渗铜有2种方法：压力熔渗法和真空-压力熔渗法[8]。前者将预制件放入模具预热后，将金属熔体倾入，同时压下压头，使其在压力下熔渗，熔体凝固后即可脱模。这种工艺方法简单但预制件中的气体不易在凝固前排出而造成气孔与疏松，同时预制件也易发生变形和偏移。后者是将预制件放入位于承压容器的模具内，先抽真空，排出预制件内的气体，再用气压把金属熔体由通道压入模具内，使之熔渗预制件。这种方法虽然需要专用设备，但是制件质量好。粉末冶金法生产铜基复合材料工艺成熟，材料性能好，但生产工艺复杂，成本高，生产效率低，同时复合材料界面易受污染，界面反应严重。

3.2 机械合金法

机械合金法是通过将不同的金属粉末和弥散粒子在高能球磨机中常时间研磨，使金属原料达到原子级水平的紧密结合状态，同时将硬质粒子均匀地嵌入金属颗粒中，得到复合粉末，然后压紧、成型、烧结。由于在球磨机中引入了大量晶格畸变、位错、晶界等缺陷，互扩散加强，激活能降低，复合过程的热力学和动力学不同于普通的固态过程，能制备出常规条件下难以制备的新型亚稳态复合材料。用机械合金法合成超微细难熔金属化合物（如NbC、TiC、MoC、NbB、TiB、ZrN），可细小到纳米级的微观结构，从而获得了纳米晶材料，是近年来发展起来的开发铜基复合材料的新方法之一。用机械合金化方法以纯元素粉末为原料制得合金粉末再结合热处理方法得到氧化物弥散强化或炭化物弥散强化合金可进一步改善合金的性能，这对开发新型弥散强化铜合金复合材料具有重要作用。

3.3 内氧化法

内氧化法是利用化学上的热还原反应原理，即将不稳定的化合物粉末加入到合金粉末中，使合金中的组元与加入的化合物发生热还原反应。生成所需的更加稳定的陶瓷增强颗粒。随后将混合粉末烧结、冷热变形制成复合材料。国内有关氧化的报道基本上都是采用包埋法处理的，而且都是采用基体金属的氧化物作为供氧源。该方法不可克服的缺点是难于适应工业化大批量生产；气相法可以克服包埋法存在的问题，是理想的内氧化工艺方法。表1为各种内氧化工艺方法比较实验的结果，处理温度均为750～950℃。

表1 内氧化工艺

研究表明，Cu-Al合金发生内氧化的热力学条件为：上限氧分压（Cu不氧化）；下限氧分压为非定值，与合金的铝含量有关。铝含量增加，下限氧分压下降。AL2O3粒子与Cu液的润湿性很差，用传统方法制备这种材料较困难。用内氧化法不仅可以得到细小弥散分布的AL2O3粒子，而且生成的AL2O3粒子具有较高的热力学稳定性。但是内氧化法制备的颗粒增强Cu基复合材料中，由于滞留在基体内部的氧化剂难以完全消除，容易造成裂纹、空洞、夹杂等组织缺陷，因此对复合材料的性能产生一定的影响。

4 铜基复合材料现需解决的问题

首先，这类材料的制造工艺较复杂，性能还达不到要求，生产成本偏高，尤其是许多加工制造工艺技术还没有解决，例如回收再生，机加工工艺等问题。其次，由于增强体颗粒的分布均匀性和界面结合状况是影响复合材料性能的重要因素，所以如何使增加体颗粒均匀分布于铜基体并与铜基体形成良好的界面结合成为颗粒增强铜基复合材料制备过程中所需解决的两个关键问题。最后，如何在保持Cu的导电导热性能基本不变化的情况下，提高其强度，硬度及耐磨性成为了本次实验所需研究的重点问题。

5 本论文研究的主要内容和工作意义

本论文制备了石墨/铜复合材料，通过对铜基体进行合金化，一方面可以对基体达到细晶强化和固溶强化的目的，另一方面可以提高铜与石墨界面的结合力，以提高石墨/铜复合材料力学性能，从而研究开发出性能更加优异的石墨/铜复合材料来

满足不同应用领域的需求。

金属基复合材料的现状与展望

金属基复合材料的现状与 展望 学院：萍乡学院 专业：无机非金属材料 学号：13461001 姓名：蒋家桐

摘要综述了金属基复合材料的进展情况,重点阐述了颗粒增强金属基复合材料和金属基复合 涂层的进展,包括其性能、现有品种、制备工艺、应用情况. 同时报道了目前本领域研究存在的问 题,如:力学问题、界面问题、热疲劳问题,并在此基础上展望发展前景. 关键词颗粒增强金属基复合材料,复合涂层材料,界面,热疲劳,功能梯度材料 随着近代高新技术的发展,对材料不断提出多方面的性能要求,推动着材料向高比强度、高比刚度、高比韧性、耐高温、耐腐蚀、抗疲劳等多方面发展[1 ] . 复合材料的出现在很大程度上解决了材料当前面临的问题,推进了材料的进展.金属基复合材料(MMC) 是以金属、合金或金属间化合物为基体,含有增强成分的复合材料. 这种材料的主要目标是解决航空、航天等高技术领域提高用材强度、弹性模量和减轻重量的需要,它在60 年代末才有了较快的发展,是复合材料一个新的分支. 目前尚远不如高聚物复合材料那样成熟,但由于金属基复合材料比高聚物基复合材料耐温性有所提高,同时具有弹性模量高、韧性与耐冲击性好、对温度改变的敏感性很小、较高的导电性和导热性,以及无高分子复合材料常见的老化现象等特点,成为用于宇航、航空等尖端科技的理想结构材料. 1 进展情况 目前,金属基复合材料基本上可分为纤维增强和颗粒增强两大类,所用的基体包括Al , Mg ,Ti 等轻金属及其合金以及金属间化合物等,也有少量以钢、铜、镍、钴、铅等为基体. 增强 纤维主要有碳及石墨纤维、碳化硅纤维、硼纤维、氧化铝纤维等,增强颗粒有碳化硅、氧化铝、硼 化物和碳化物等. 用以上的各种基体和增强体虽可组成大量金属基复合材料的品种,但实际上 只有极少几种有应用前景,多数仍处在研究开发阶段,甚至也有不少品种目前尚看不到其应用 前景[2 ] . 1. 1 纤维增强金属基复合材料 纤维增强金属基复合材料,由于具有高温性能好、比强度、比模量高、导电、导热性好等优 点,而成为复合材料的主要类型. 1. 2 颗粒增强金属基复合材料 由于纤维增强金属基复合材料存在上述缺点,从而未能得以大规模工业应用,只有美国、 日本等少数发达国家用于军事工业. 为此,近年来国际上又将注意力逐渐转移到颗粒增强金属 基复合材料的研究上. 这一类金属基复合材料与纤维增强金属基复合材料相比制备工艺简单, 成本低,可采用常规金属加工设备来制造,这样有利于其开发和应用. 可见,颗粒增强金属基复 合材料是非常有发展前途的. 金属基颗粒复合材料通常是作为耐磨、耐热、耐蚀、高强度材料开发的,目前用于颗粒增强

Fe在铜基粉末冶金摩擦材料中的作用

收稿日期:2006-02-20 基金项目:湖南省科技重大项目产业化研究资助(01-96-10)作者简介:陈　洁(1978-),女(汉),湖南长沙人,在读博士,主要从事复合材料的研究。 Fe 在铜基粉末冶金摩擦材料中的作用 陈　洁,熊　翔,姚萍屏,李世鹏 (中南大学粉末冶金研究院国家重点实验室,湖南　长沙　410083) 摘　要:研究了Fe 在铜基粉末冶金航空摩擦材料中的摩擦磨损作用及机理。研究表明:Fe 在 铜基摩擦材料中起到了摩擦组分的作用,对材料的机械性能和摩擦磨损性能起到了重要的作用。Fe 能提高铜基摩擦材料的强度、硬度;当Fe 含量超过4%后,随Fe 含量的增加,材料的摩擦系数及稳定性增加;高速摩擦条件下,Fe 能促进摩擦面氧化膜的形成,减小材料的摩擦系数和磨损量。 关键词:粉末冶金摩擦材料;摩擦磨损;摩擦组分;摩擦机理中图分类号:TF12512 文献标识码:A 文章编号:1006-6543(2006)04-0016-05 THE WOR KIN G OF Fe IN COPPER -BASED P/M FRICTION MA TERIAL CHEN Jie ,XIONG Xiang ,YAO Ping -ping ,L I Shi -peng (Stare K ey Laboratoty of Powder Metallurgy ,Central S outh University ,Changsha 410083,China ) Abstract :The working mechanism of Fe in a new type of copper -based P/M friction material was studied 1The results show that Fe works as frictional component in copper -based friction ma 2terials ,influening the mechanical and frictional property of materials 1Fe can increase the strength and hardness of friction material ;when Fe is more than 4%,with the increase of Fe ,the friction coefficient and stability of the material are enhanced 1At the same time ,at high speed friction ,Fe takes part in formation of oxide film on friction surface ,so the wear loss of friction material is de 2creased 1 K ey w ords :P/M friction material ;friction and wear ;friction component ;friction mechanism 铜基粉末冶金摩擦材料由于其良好的导热性、耐磨性而被广泛应用于各种离合器和刹车装置中[1]。粉末冶金摩擦材料是以金属及其合金为基体,添加硬质颗粒摩擦组元和固体润滑组元,用粉末冶金的方法制造而成的金属基颗粒复合材料[2]。因此,可以通过调节和控制复合材料中各组元的含量及存在形式来改善材料的物理机械性能,进而提高材料的摩擦磨损性能,最终得到综合性能优异的粉末冶金摩擦材料。 粉末冶金摩擦材料中大都加有Fe 作为摩擦组元,以提高材料的摩擦系数[3,4],其含量一般在5%～25%的范围内。有资料显示[5],Fe 含量在5%以下时,摩擦系数才有所提高,随后Fe 含量增加,材料的摩擦系数变化不大,且Fe 含量增加,材料磨损量增加,对偶磨损量则减少[6]。本文即针对Fe 在新型铜基粉末冶金摩擦材料中的作用机理进行了系统的分析,明确了Fe 对铜基粉末冶金摩擦材料摩擦磨损性能的影响。 第16卷　第4期 2006年8月 粉末冶金工业POWDER METALL URG Y IN DUSTR Y Vol.16No.4Aug.2006

金属基复合材料的种类与性能

金属基复合材料的种类与性能 摘要：金属基复合材料科学是一门相对较新的材料科学，仅有40余年的发展历史。金属基复合材料的发展与现代科学技术和高技术产业的发展密切相关，特备是航天、航空、电子、汽车以及先进武器系统的迅速发展对材料提出了日益增高的性能要求，除了要求材料具有一些特殊的性能外，还要具有优良的综合性能，有力地促进了先进复合材料的迅速发展。单一的金属、陶瓷、高分子等工程材料均难以满足这些迅速增长的性能要求。金属基复合材料正是为了满足上述要求而诞生的。 关键词：金属；金属基复合材料；种类；性能特征；用途 1. 金属基复合材料的分类 1.1按增强体类型分 1.1.1颗粒增强复合材料 颗粒增强复合材料是指弥散的增强相以颗粒的形式存在，其颗粒直径和颗粒间距较大，一般大于1μm。 1.1.2层状复合材料 这种复合材料是指在韧性和成型性较好的金属基材料中含有重复排列的高强度、高模量片层状增强物的复合材料。片曾的间距是微观的，所以在正常比例下，材料按其结构组元看，可以认为是各向异性的和均匀的。 层状复合材料的强度和大尺寸增强物的性能比较接近，而与晶须或纤维类小尺寸增强物的性能差别较大。因为增强物薄片在二维方向上的尺寸相当于结构件的大小，因此增强物中的缺陷可以成为长度和构件相同的裂纹的核心。 由于薄片增强的强度不如纤维增强相高，因此层状结构复合材料的强度受到了限制。然而，在增强平面的各个方向上，薄片增强物对强度和模量都有增强，这与纤维单向增强的复合材料相比具有明显的优越性。 1.1.3纤维增强复合材料 金属基复合材料中的一维增强体根据其长度的不同可分为长纤维、短纤维和晶须。长纤维又叫连续纤维，它对金属基体的增强方式可以以单项纤维、二维织物和三维织物存在，前者增强的复合材料表现出明显的各向异性特征，第二种材料在织物平面方向的力学性能与垂直该平面的方向不同，而后者的性能基本是个向同性的。连续纤维增强金属基复合材料是指以高性能的纤维为增强体，金属或他们的合金为基体制成的复合材料。纤维是承受载荷的，纤维的加入不但大大改变了材料的力学性能，而且也提高了耐温性能。 短纤维和晶须是比较随机均匀地分散在金属基体中，因而其性能在宏观上是各向同性的；在特殊条件下，短纤维也可以定向排列，如对材料进行二次加工（挤压）就可达到。 当韧性金属基体用高强度脆性纤维增强时，基体的屈服和塑性流动是复合材料性能的主要特征，但纤维对复合材料弹性模量的增强具有相当大的作用。 1.2按基体类型分 主要有铝基、镁基、锌基、铜基、钛基、镍基、耐热金属基、金属间化合物基等复合材料。目前以铝基、镁基、钛基、镍基复合材料发展较为成熟，已在航天、航空、电子、汽车等工业中应用。在这里主要介绍这几种材料 1.2.1铝基复合材料 这是在金属基复合材料中应用最广的一种。由于铝合金基体为面心立方结构，因此具有良好的塑性和韧性，再加之它所具有的易加工性、工程可靠性及价格低廉等优点，为其在工程上应用创造了有利条件。再制造铝基复合材料时通常并不是使用纯铝而是铝合金。这主要是由于铝合金具有更好的综合性能。

聚合物基自润滑材料的研究现状和进展

聚合物基自润滑材料的研究现状和进展 由于聚合物本身具有较低的摩擦系数,优良的机械性能及耐腐蚀性等优点,其基自润滑复合材料具有非常优异的摩擦磨损性能,正在被广泛的应用到减摩领域。本文综述了聚醚醚酮、聚四氟乙烯及聚酰亚胺等几种高聚物的摩擦磨损特点及其应用,聚合物基自润滑复合材料发展现状。指出目前聚合物基高性能自润滑材料的制备途径主要是通过聚合物与聚合物共混及添加纤维、晶须等来提高基体的机械强度,通过添加各类固体自润滑剂来提高摩擦性能,有效提高其综合性能。聚合物基自润滑材料可取代传统金属材料,成为全新的一类耐摩擦磨损材料。 论文关键词:高聚物,复合材料,自润滑材料,摩擦,磨损 1、聚醚醚酮(PEEK) 1.1 聚醚醚酮(PEEK)的特点 聚醚醚酮(PEEK)是一种高性能热塑性高聚物,具有良好机械性能、抗化学腐蚀性和抗辐射性,显着的热稳定性和耐磨性。它可以在无润滑、低速高载下或在液体、固体粉尘污染等 收稿日期: 修订日期: 作者简介:刘良震(1980-),男,助理讲师, E-mail:ldcllfz@https://www.wendangku.net/doc/bc16902905.html, 恶劣环境下使用。因而关于聚醚醚酮及其复合材料的研究越来越受到人们重视。聚醚醚酮是一种半晶态热塑性聚合物,为了改善其机械性能,尤其是摩擦学性能,常在其中添加聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯腈(PAN)和碳纤维(FC)等材料,也可添加颗粒增强型材料或进行特种表面处理等离子体处理等。当聚醚醚酮及其复合材料与金属材料相互对磨时,通常在金属表面形成聚合物转移膜,其结构、成分均与原有的聚合物及复合材料不同,其性能、厚度及连续程度均对摩擦副的摩擦学性能有重大影响[4]。 1.2 对聚醚醚酮(PEEK)摩擦性能的研究 章明秋等人[5,6]对聚醚醚酮(PEEK)在无润滑滑动条件下磨损产生的磨屑的形态进行研究,结果表明,聚醚醚酮(PEEK)的磨屑具有分形特征,其分形维数与载荷的关系对应于磨损率与载荷的关系,能够反映聚醚醚酮(PEEK)磨损机制的变化。在给定的试验条件下,随着载荷的增大,聚醚醚酮(PEEK)的磨损机制从粘着磨损为主伴随着疲劳-剥层磨损,进而转变为热塑性流动磨损。 张人佶等[7,8]利用扫描电镜、扫描微分量热仪、红外光谱仪、俄歇电子谱仪等分析手段系统的研究了聚醚醚酮(PEEK)及其复合材料的滑动转移膜,结果表明:纯聚醚醚酮(PEEK)在滑动摩擦过程中形成不连续的转移膜。聚四氟乙烯(PTFE)的光滑分子结构有助于使转移膜更光滑,固体润滑效果也更好。在PEEK/FC30中,不仅加入PTFE,而且加入具有层状

铜-石墨复合材料的制备 及其摩擦学性能研究

铜-石墨复合材料的制备及其摩擦学性能研究 【摘要】铜-石墨复合材料有良好的导电导热性、耐磨减磨性、耐烧蚀性等优点，其在电接触材料、摩擦减磨等领域中的应用潜力已引起了广泛的关注。因此，本文就现阶段铜-石墨复合材料的制备及其摩擦学性能进行了简略的评述，并对今后的研究方向进行了讨论。 【关键词】铜-石墨复合材料；制备；摩擦学性能1引言 载流摩擦副是指具有通过电流功能的摩擦副。载流摩擦副的正常失效以擦伤为主，同时还有磨粒磨损、腐蚀磨损及氧化磨损；非正常失效包括电烧蚀、冲击断裂、胶合等。随着对载流摩擦副使用条件的日益苛刻，传统材料已无法满足现在的要求，需要对材料进一步的改进[1]。 集良好的接触润滑性、高导电导热率、低的热膨胀系数、耐熔焊、耐磨和耐电弧烧蚀等特性于一身的铜-石墨复合材料，已被广泛的用于电接触材料、机械零件材料和摩擦减摩材料等领域中。然而铜和石墨即使在1000℃时润湿角也高达140°，所以只能机械互锁的铜/石墨界面的结合强度较低，成为了限制铜-石墨复合材料应用的瓶颈问题[2]。因此本文就近年来铜-石墨复合材料的制备方式和摩擦性能进行了较浅的研究。 2 铜-石墨复合材料的制备 铜-石墨材料的摩擦学性能，取决于铜基体的性能、石墨与铜的结合强度及石墨在磨损界面形成润滑膜的情况，因此复合材料组分的选择、实验条件的控制对复合材料的性能至关重要。 2.1机械合金化的铜-石墨复合材料 冉旭等[3]采用机械合金化后冷压成型和500℃放电等离子烧结（SPS）两种工艺分别制备了铜-石墨复合材料。XPS分析结果表明，相比于单一铜基，石墨的加入减少了材料对偶件的磨损和摩面间颗粒在磨损过程中的氧化。并且，石墨的含量能够显著的影响复合材料的摩擦磨损行为，原子分数为10%~31%的复合材料的摩擦系数和磨损率均随石墨含量的增加而明显下降，磨损也由无石墨时的粘着磨损转变为疲劳剥层磨损。此外，放电等离子烧结工艺制备的复合材料较加压成型工艺制备的复合材料有更好的耐磨减磨性能。摩擦系数和磨损率均随SPS 温度的升高呈现下降趋势，且犁沟的深度和宽度显著减少。 徐晓峰等[4]用电解铜粉和石墨粉经混合制备了Cu/5%石墨、Cu/10%石墨、Cu/15%石墨的铜-石墨复合材料。实验研究表明，石墨含量对摩擦因数和磨损率、载流磨损机制、载流效率和载流稳定性均有一定的影响作用。其中，随着摩擦速度的增加，每种复合材料的摩擦因数均呈增加的趋势，Cu/5%石墨复合材料的磨损率增加，其余两种材料的磨损率呈下降的趋势。此外，Cu/10%石墨复合材料

金属基复合材料的研究进展

金属基复合材料的研究进展 姓名：@@@ 学号：@@@@ 学院：@@@@ 专业：@@@@

目录 1金属基复合材料发展史 (1) 2金属基复合材料的制造方法 (1) 2.1扩散法 (1) 2.1.1扩散粘结法 (1) 2.1.2无压力金属渗透法 (2) 2.1.3预制体压力浸渗法 (2) 2.2沉积法 (2) 2.2.1反应喷射沉积法(RAD) (2) 2.2.2溅射沉积法 (2) 2.2.3化学气象沉积法 (2) 2.3液相法 (2) 2.4熔体搅拌法 (3) 3金属基复合材料的应用概况 (3) 3.1金属基复合材料的范畴界定 (3) 3.2金属基复合材料全球市场概况 (3) 3.2.1MMCs在陆上运输领域的应用 (4) 3.2.2MMCs在电子/热控领域的应用 (4) 3.2.3MMCs在航空航天领域的应用 (5) 3.2.4MMCs在其它领域的应用 (5) 3.3中国的金属基复合材料研究现状 (7) 4金属基复合材料研究的前沿趋势 (7) 4.1金属基复合材料结构的优化 (7) 4.1.1多元/多尺度MMCs (8) 4.1.2微结构韧化MMCs (8) 4.1.3层状MMCs (8) 4.1.4泡沫MMCs (8) 4.1.5双连续/互穿网络MMCs (8) 4.2结构-功能一体化 (8) 4.2.1高效热管理MMCs (8) 4.2.2低膨胀MMCs (9) 4.2.3高阻尼MMCs (9) 4.3碳纳米管增强金属基纳米复合材料 (9) 5总结与展望 (9) 参考文献 (10)

金属基复合材料的研究进展 摘要：在过去的三十年里，金属基复合材料凭借其结构轻量化和优异的耐磨、热学和电学性能，逐渐在陆上运输(汽车和火车)、热管理、民航、工业和体育休闲产业等诸多领域实现商业化的应用，确立了作为新材料和新技术的地位。本文概述了金属基复合材料的发展历史和制造方法。并且在综述金属基复合材料的研究与应用现状的基础上，对其研究的前沿趋势进行了展望。 关键词：金属基复合材料；制造方法；性能；应用；前沿展望 金属基复合材料（MMCs），是在各金属材料基体内用多种不同复合工艺，加进增强体，以改进特定所需的机械物理性能。金属基复合材料在比强度、比钢度、导电性、耐磨性、减震性、热膨胀等多种机械物理性能方面比同性材料优异得多。因此，金属基复合材料在新兴高科技领域，宇航、航空、能源及民用机电工业、汽车、电机、电刷、仪器仪表中日益广泛应用。 1金属基复合材料发展史 近代金属基复合材料的研究始于1924年Schmit[1]关于铝/氧化铝粉末烧结的研究工作。在30年代，又出现了沉淀强化理论[2,3]，并在以后的几十年中得到了很快地发展。到了60年代，金属基复合材料已经发展成为复合材料的一个新的分支。到了80年代，日本丰田公司首次将陶瓷纤维增强铝基复合材料用于制造柴油发动机活塞，从此金属基复合材料的研制与开发工作得到了飞快地发展。土耳其的S.Eroglu等用离子喷涂技术制得了NiCr-Al/MgO-ZrO2功能梯度涂层。目前，金属基复合材料已经引起有关部门的高度重视，特别是航空航天部门推进系统使用的材料，其性能已经接近了极限。因此，研制工作温度更高、比钢度、比强度大幅度增加的金属基复合材料，已经成为发展高性能材料的一个重要方向。1990年美国在航天推进系统中形成了3 250万美元的高级复合材料（主要为MMC）市场，年平均增长率为16%，远远高于高性能合金的年增长率[4]。到2000年，金属基复合材料的市场价值达到了1.5亿美元，国防/航空用金属基复合材料已占市场份额的80%[5]。预计到2005年市场对金属基复合材料的需求量将达161 t，平均年增长率为4.4%。 2金属基复合材料的制造方法 金属基复合材料的种类繁多，制造方法多样，但总体上可以归纳为4种生产方法。2.1扩散法 扩散法是将作为基本的金属粉末与裸露或有包覆层的纤维在一起压型和烧结，或在基体金属的薄箔之间置入增强剂进行冷压或热压制成金属基复合材料的方法[6]。 2.1.1扩散粘结法 这种方法常用于粉末冶金工业。对于颗粒、晶须等增强体可以采用成熟的粉末冶金法，即把增强体与金属粉末混合后冷压或热压烧结，也可以用热等压工艺。对于连续增强体比较复杂，需先将纤维进行表面涂层以改善它与金属的润湿性并起到阻碍与金属反应的作用，再浸入液态金属中制成复合丝，最后把复合丝排列并夹入金属薄片后热压烧结，对于难熔金属

镍基复合材料

镍 基 复 合 材 料 的 应 用 10级金属（1）班 1007024101

镍基复合材料的应用 镍基复合材料是以镍及镍合金为基体制造的。由于镍的高温性能优良，因此这种复合材料主要是用于制造高温下工作的零部件。 镍基复合材料主要用于液体火箭发动机中的全流循环发动机。这种发动机的涡轮部件要求材料在一定温度下具有高强度、抗蠕变、抗疲劳、耐腐蚀、与氧相容。在目前正在研制的系统中这些部件选用镍基高温合金。虽然用SiC 颗粒或纤维增强的复合材料可以达到高强度、高刚度和抗蠕变。但在全流循环发动机的富氧驱动气体环境下，这些材料不能兼顾与氧的相容性。发动机起动瞬变过程的热冲击环境，排除了涡轮叶片采用加涂层的材料系的可能。 因此，用整体材料制作的涡轮叶片，必须经受住富氧燃烧产物所形成的环境。因为涡轮部件和涡轮盘在大约9min 运行中一般不用冷却，所以在短时运行中，整体材料温度达到730℃是正常的。对某些设计，希望密度低于6.5g/cm3 的材料的强度要大于1040MPa。应力、温度和化学环境都十分苛刻，要延长维修平均间隔时间(MTBR)使这些材料性能目标更难达到。其它非旋转部件也必须经受住极端运行环境的考验。喷注器面板、喷注壳体和预燃烧器在高温下都必须抗氧化、耐腐蚀、抗氢脆。喷嘴调节和控制流入主燃烧室的推进剂流量。预燃烧室是个小型燃烧室。在这个燃烧室里，产生涡轮驱动气体。在目前一些系统(其中一些被有效冷却)中，这些部件使用钴合金。未来发动机的这些部件，预计有极端的热环境(气体温度接近918℃)和高达62MPa 的压力。Si3N4 整体材料正在用作喷嘴壳体，但陶瓷壳体与金属推力室的匹配困难还没有解决。由于喷嘴壳体的形状是轴对称的，所以早就有人建议这种壳体采用连续纤维增强的复合材料，但部件的匹配条件向连续纤维增强的复合材料提出挑战。 以下为两种比较典型的镍基复合材料及其主要性能： （一）、镍基变形高温合金 以镍为主要基体成分的变形高温合金。镍基变形高温合金以汉语拼音字母“GH”加序号表示，如GH36、GH49、GH141等。它可采用常规的锻、轧和挤压等冷、热变形手段加工成材。按强化方式可分为固溶强化镍基变形高温合金，弱时效强化镍基变形高温合金和强时效强化镍基变形高温合金3类。

石墨表面镀铜对石墨_铜复合材料强度影响的研究

石墨表面镀铜对石墨-铜复合材料强度影响的研究 王文芳1,许少凡1,凤仪1、应美芳1,王成福1,顾家山2,储道葆2,成发华2, (1.合肥工业大学材料系,安徽合肥230009;2.安徽师范大学有机化学研究所,安徽芜湖241000) 摘　要:石墨与铜的界面结合及石墨在基体中的分布方式是影响石墨2铜基复合材料抗弯强度的重要因素。本文用镀铜石墨粉制备石墨2铜复合材料,并测定了材料的抗弯强度,对断口进行扫描分析。结果表明,石墨经镀铜处理后,使得石墨2铜复合材料抗弯曲强度显著提高。 关键词:石墨2铜复合材料;抗弯强度;镀铜石墨 中图分类号:T G115.5 文献标识码:A 文章编号:100123814(1999)0620028202 Research of the Effcts of Copper-coa ted Graph ite on the Strength of Graph ite-Copper M a tr ix Com posites WANG W e n2fa ng1,XU S ha o2fa n1,FENG YI1,YI N G M e i2fa ng1,WANG C he ng2Fu1, GU J ia2s ha n2,CHU D a o2ba o2,CHENG Fa2hua2 (1.H ef ei un iversity of T echnobgy;2.A uhu i N or m a l U n iversity) Abstract:T he in terface betw een graph ite and copper as w ell as distribu ted fo rm is a very i m po rtan t facto r to affect bending strength of graph ite2copper compo sites.In th is paper,the graph ite2copper compo sites m ade from copper2coated graph ite pow der are adop ted.T he bending strength is m easu red and the fractu re is analyzed.T he resu lts show that the bending strength of graph ite2copper compo sites is rem arkab ly increased after graph ite is coated copper. Key words:graph ite2Cu m atrix compo sites;bending strength;copper2coated graph ite 金属石墨复合材料以其具有高导电性,导热性和耐磨性,在新型功能材料领域受到广泛关注。但是,在石墨铜复合体中,石墨与铜两组分间互不相溶、不发生化学反应,并且它们的比重差大,使得用传统粉末冶金方法制备碳2铜复合材料存在着混料不均匀、界面结合强度低、复合材料的显微组织中金属难以连成网状等问题。因此,在将碳2铜复合材料用于电接触材料时,影响了构件的物理和力学性能,也使得其使用寿命难以提高。石墨粉末表面涂覆金属,是目前研究较多的一个课题[1,2],通过在石墨粉末表面涂覆金属,再与铜复合制备碳2铜复合材料的新工艺,能明显改善复合材料的组织,提高导电性能[3]。本文就石墨镀铜后对复合材料强度的影响进行了研究讨论。 1　复合材料的制备及性能测试 实验用石墨粉为上海胶体化工厂生产的试剂石墨粉(粒度小于30Λm),钢粉为粒度小于74Λm的高纯铜粉。将石墨表面进行化学镀铜,镀覆状况如图1所示。将镀铜后的石墨和铜粉进行还原处理,然后分别过筛,再经混合(质量分数比为镀铜石墨∶铜粉=15∶85)、压制、烧结后制备成石墨2铜基复合材料,图2所示。 试样抗弯强度的测试按国标GB1994.7280标准,在日本产岛津材料试验机上进行,加载方向平行于压制方向。在S2750型扫描电镜下观察弯曲断口形貌。 2　实验结果及分析 2.1　石墨镀铜后其复合材料硬度和抗弯强度的变化 一般来说,用粉末冶金方法制备的复合材料,其强度与烧结后的密度有一定关系,因此将在密度相近条件下,对复合材料的抗弯强度进行对比,结果如表1所示。在扫描电镜下观察到的弯曲断口形貌如图3所示 。 图1　镀铜石墨粉 图2　镀铜石墨2铜基复合材料 表1　石墨2铜复合材料的力学性能 　镀铜石墨2铜复合材料普通石墨2铜复合材料密度(g c m3)5.31125.16545.00675.46915.18205.1430抗弯强度(M Pa)56.2752.1654.0340.3130.9735.88 硬度(HR588 10)6561.55664.56157 2.2　分析和讨论 由表1可见,石墨经镀铜处理后,使石墨2铜复合材料的抗弯强度提高40%～60%,效果是非常显著的。而硬度基本没有变化。 由图3可见,镀铜石墨2铜复合材料和普通石墨2铜复合材料的断口形貌有较明显的差别。后者基本上 收稿日期:1999207209 基金项目:国家自然科学基金项目和安微省教委重点资助项目。 作者简介:王文芳(19582),女,湖南常德人,工程师,硕士。 — 8 2 —《热加工工艺》1999年第6期

固体自润滑材料研究进展

固体自润滑材料研究进展 摘要：综述了固体自润滑材料的种类、性能、组织、应用以及自润滑机理。指出为了满足科技的日益发展，迫切需要研制从添加润滑剂到无须添加润滑剂而具有自润滑的材料。 关键词：自润滑摩擦磨损组织机理 前言 固体润滑是指利用固体材料来减少构件之间接触表面的摩擦与磨损的润滑方式。而自润滑材料是具有固体润滑的性能。固体润滑技术的发展,主要是从二战以后的航空工业、空间技术等高技术领域开始的。在某些不能或者无法使用润滑油和润滑油脂的高温、超低温、强辐射、高负荷、超高真空、强氧化、海水以及药物等介质的条件下,固体自润滑技术显示出良好的适应性能,被广泛应用于冶金、电力、船舶、桥梁、机械、原子能等工业领域,因而在欧美工业发达国家受到相当的重视。 1固体自润滑材料的性能 1.1铝、铅及石墨的含量对铝铅石墨固体自润滑复合材料性能的影响 固体润滑剂的加入对材料的摩擦学性能有较大的影响，采用常规的粉末冶金方法制备了铝铅石墨固体自润滑复合材料,并对其力学性能和摩擦磨损性能进行了研究。早在20世纪60年代初期,人们就已经发现,两种或者多种固体润滑剂混合使用时,会产生一种料想不到的协同润滑效应。其润滑效果比任何一种单独使用时都好[1]。考虑将石墨和铅作为组合固体润滑剂同时使用。多元固体润滑剂的复合使用是固体自润滑材料的一个发展方向。 实验通过不同的成分配比，采用常规的粉末冶金方法。将各种原料粉末按实验需要的配比称好后置于V型混料机中干混4~6h,在钢模中进行压制,压制压力为0.5Gpa,然后在高纯氮气保护气氛下烧结60 min。得到的样品，对其进行性能测试。主要是对其样品进行力学性能、物相分析、金相分析及摩擦学性能的测试。 通过实验的测试结果可得到以下结论[2]： 1)在铅和石墨总含量不变的情况下,随着石墨含量的增加,铝铅石墨固体自润滑复合材料的力学性能下降,但石墨含量对强度的影响不如对硬度的影响程度大。 2)铅和石墨有着良好的协同润滑效应,随着石墨含量的增加,复合材料的摩擦因数减小,同时材料的磨损量也明显下降。 3)在固体润滑剂含量相同的情况下,铝铅石墨材料的力学性能略低于铝铅材料,但是其摩擦磨损性能好得多,这是因为石墨的润滑性能比铅好,而且存在良好的协同润滑效应。 1.2石墨含量、粒度及温度对铜基自润滑材料力学和摩擦磨损性能的影响 铜基自润滑材料具有抗氧化、耐腐蚀及磨合性好等特性,含油粉末冶金铜基自润滑轴承和轴瓦在纺织机械、食品机械、办公机械及汽车工业中得到了广泛的应用.然而当温度高于300℃后,铜基材料强度明显降低、耐磨性变差.为了充分发挥铜基材料的优良特性,提高铜基自润滑材料的使用温度显得尤为重要。通过基体多元合金化和选用不同粒度的石墨颗粒,采用常规粉末冶金方法制备了铜基石墨固体自润滑材料,在大越式OAT-U型摩擦磨损试验机上考察了复合材料从室温到500℃温度条件下的摩擦磨损性能,利用扫描电子显微镜观察分析磨损表面形貌,进而探讨其摩擦磨损机理。深入研究铜基自润滑材料在较高温度条件下的摩擦磨损性能及机理,对研制开发高温铜基自润滑材料具有重要意义。选用不同粒度的石墨颗粒作为主要润滑组分,并对铜合金基体进行合金化优化设计,采用常规的粉末冶金方法制备了铜基石墨固体自润滑复合材料,考察了其在室温至500℃温度条件下的摩擦磨损性能。 通过实验测试可得到石墨含量对室温力学和摩擦磨损性能的影响、石墨粒度对室温力学和摩擦磨损性能的影响及温度对铜基石墨自润滑摩擦磨损性能的影响[3]。

铝基复合材料综述

铝基复合材料综述 XXXXXXXXXXX 摘要铝基复合材料凭借密度小、耐磨、热性能好等优点在航天航空等领域占有优势地位。文中综述了铝基复合材料的种类、铝基复合材料性能、各种铝基复合材料的制备和应用以及发展前景。 关键词铝基复合材料种类性能制备应用 Abstract Al-based alloys have advantages in the field of the aerospace by the advantages of small density , anti-function ,good thermal performance and so on. This article discussed the kinds ,performance ,approach , use and development prospect of Al-based alloys. Key words Al-based alloys kind performance approach use

1.引言 自20世纪80年代金属基复合材料大规模研究与开发以来，铝基复合材料在航空，航天，电子，汽车以及先进武器系统等领域得到迅速发展。铝基复合材料的制备工艺设计高温、增强材料的表面处理、复合成型等复杂工艺，而复合材料的性能、应用、成本等在很大程度上取决于其制造技术。因此，研究和开发心的制造技术，在提高铝基复合材料性能的同时降低成本，使其得到更广泛的应用，是铝基复合材料能否得到长远发展的关键所在。铝在制作复合材料上有许多特点,如质量轻、密度小、可塑性好,铝基复合技术容易掌握,易于加工等。此外,铝基复合材料比强度和比刚度高,高温性能好,更耐疲劳和更耐磨,阻尼性能好,热膨胀系数低。同其他复合材料一样,它能组合特定的力学和物理性能,以满足产品的需要。因此,铝基复合材料已成为金属基复合材料中最常用的、最重要的材料之一。2.铝基复合材料分类 按照增强体的不同,铝基复合材料可分为纤维增强铝基复合材料和颗粒增强铝基复合材料。纤维增强铝基复合材料具有比强度、比模量高,尺寸稳定性好等一系列优异性能,但价格昂贵,目前主要用于航天领域,作为航天飞机、人造卫星、空间站等的结构材料。颗粒增强铝基复合材料可用来制造卫星及航天用结构材料、飞机零部件、金属镜光学系统、汽车零部件;此外还可以用来制造微波电路插件、惯性导航系统的精密零件、涡轮增压推进器、电子封装器件等。 3.铝基复合材料的基本成分 铝及其合金都适于作金属基复合材料的基体，铝基复合材料的增强物可以是连续的纤维，也可以是短纤维，也可以是从球形到不规则形状的颗粒。目前铝基复合材料增强颗粒材料有SiC、AL2O3、BN等，金属间化合物如Ni-Al，Fe-Al和Ti-Al也被用工作增强颗粒。 4.铝基复合材料特点 在众多金属基复合材料中，铝基复合材料发展最快且成为当前该类材料发展和研究的主流，这是因为铝基复合材料具有密度低、基体合金选择范围广、热处理性好、制备工艺灵活等许多优点。另外，铝和铝合金与许多增强相都有良好的接触性能，如连续状硼、AL2O3\ 、

铜基自润滑复合材料摩擦磨损性能研究

铜基自润滑复合材料摩擦磨损性能研究 前言 随着电子技术、信息技术以及航空、航天技术等的迅猛发展，焊接电极、接触导线、轴瓦和集成电路引线框架、仪器仪表、电子通信器件中的接触元件等部件种类增多，需求量急剧增大，而且器件向高整化、高集成电路化、高密实装化等方向变化，要求材料不仅具有良好的导电性、导热性、弹性极限和韧性，而且还应具有较好的耐磨性、较高的拉伸强度、较低的热膨胀系数，并具有良好的成型性和电镀及封装性能。 很多金属材料虽然有较高的强度，但摩擦学性能较差。采取合金化措施使硬组分分布在韧基体中，便可改善合金的摩擦学特性。把几种各具不同特点的材料(如软金属和其他固体润滑剂)进行人工复合，构成复合材料，使各组分间能相互取长补短，从而得到力学性能、化学性能和摩擦学性能都较为理想的金属基复合材料。铜具有很高的导电性、导热性，优良的耐腐蚀性能和工艺性能，广泛应用于电力、电工、机械制造等工业。但是铜的屈服强度一般较低，高温下抗变形能力更低，因而限制了其进一步应用。如何在不降低或稍降低铜的导电性等物理性能的前提下，提高铜的力学性能，是材料工作者研究的热点。 现有的铜基复合材料可分为显微复合铜合金、颗粒增强铜基复合材料及纤维增强铜基复合材料[1]。显微复合铜合金是一种Cu-X二元合金，以其超高强度、高导电率以及良好耐热性能引起人们的重视，有望用于热交换器、推进器、焊接电板等。颗粒增强铜基复合材料与铜基合金相比，具有更高的比强度和较好的高温强度，因而备受重视。常用的颗粒有金属颗粒(如钢颗粒、钨颗粒等)和陶瓷颗粒(如SiC、A1 03、A1N 、TiC、TiB5 、ZrC、WC 、纳米碳管等)，其中以Al2 03颗粒和SiC颗粒研究得较多。碳纤维／铜复合材料由于综合铜的良好导电、导热性，及碳纤维的高比强度、高比模量和低热膨胀系数，具备较高的强度、良好的传导性、减摩耐摩性、耐蚀性、耐电弧烧蚀性和抗熔焊性等一系列优点，已被广泛应用于电子元件材料、滑动材料、触头材料、集成电路散热板及耐磨器件等领域口。这类材料的性能可设计性好，可通过控制碳纤维的种类、含量及分布来获得不同的性能指标，是一类很有发展前途的新型功能材料。 主题 1、铜基复合材料的研究现状 1-1、SiC颗粒增强铜基复合材料 SiC颗粒增强铜基复合材料的制备主要有粉末冶金法、复合电铸法、复合电沉积法等，但不能采用液态法，原因是在高温液态下铜和SiC会发生严重的化学反应口而损害增强体。香港城市大学s．C．Wjong等应用热等静压法制备了SiC颗粒增强铜基复合材料，并测定了其耐磨性能、屈服强度和维氏硬度，虽然其耐磨性能和维氏硬度提高了，但其屈服强度却比基体铜还低。其原因是SiC颗粒和基体铜之间在固态条件制备下既不润湿，又没有界面反应，因而界面结合太弱了，Kuen-ming Shu等采用化学镀的方法在SiC颗粒表面包覆一层铜后通过粉末冶金法制备成型，并对比了无涂层和有涂层处理两种试样的显微组织和热膨胀特性，发现有涂层的界面结合较好，而且其热膨胀系数也能得到有效的减少。上海交通大学湛永钟等也采用化学处理工艺在SiC颗粒增强物表面均匀地包覆了一层铜，使复合材料获得紧密的界面结合，图2 2 所示为其断口形貌，有SiC颗粒脱粘的明显迹象。经过界面改性后，发挥了SiC 颗粒的增强作用，使复合材料获得了更高的强度和硬度，而电导率只有稍许下降。 1-2、碳纤维增强铜基复合材料 对碳纤维／铜基复合材料制备工艺的探讨一直是该类材料的研究热点之一。由于碳纤维

复合材料综述

金属基陶瓷复合材料制备技术研究进展与应用* 付鹏，郝旭暖，高亚红，谷玉丹，陈焕铭 （宁夏大学物理电气信息工程学院，银川750021） 摘要综述了国内外在金属基陶瓷复合材料制备技术方面的最新研究进展与应用现状，展望了 国内金属基陶瓷复合材料的未来发展。 关键词金属基陶瓷复合材料制备技术应用 Development and Future Applications of Metal Matrix Composites Fabrication Technique FU Peng, HAO Xunuan, GAO Yahong, GU Yudan, CHEN Huanming (School of Physics & Electrical Information Engineering, Ningxia University, Yinchuan 750021) Abstract Recent development and future applications of metal matrix compositesfabrication technique are reviewed and some prospects of the development in metal matrix composites at home are put forward. Key words metal-based ceramic composites, fabrication technique, applications 前言：现代高技术的发展对材料的性能日益提高，单料已很难满足对性能的综合要求，材料的复合化是材料发展的必然趋势之一。陶瓷的高强度、高硬度、高弹性模量以及热化学性稳定等优异性能是其主要特点，但陶瓷所固有的脆性限制着其应用范围及使用可靠性[1—3]。因此，改善陶瓷的室温韧性与断裂韧性，提高其在实际应用中的可靠性一直是现代陶瓷研究的热点。与陶瓷基复合材料相比，通常金属基复合材料兼有陶瓷的高强度、耐高温、抗氧化特性，又具有金属的塑性和抗冲击性能，应用范围更广，诸如摩擦磨损类材料、航空航天结构件、耐高温结构件、汽车构件、抗弹防护材料等。 1 金属基陶瓷复合材料的制备 金属基陶瓷复合材料是20世纪60年代末发展起来的，目前金属基陶瓷复合材料按增强体的形式可分为非连续体增强（如颗粒增强、短纤维与晶须增强）、连续纤维增强(如石墨纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维等)[4—6]。实际制备过程中除了要考虑基体金属与增强体陶瓷之间的物性参数匹配之外，液态金属与陶瓷间的浸润性能则往往限制了金属基陶瓷复合材料的品种。目前，金属基陶瓷复合材料的制备方法主要有以下几种。 1.1 粉末冶金法 粉末冶金法制备金属基陶瓷复合材料即把陶瓷增强体粉末与金属粉末充分混合均匀后进行冷压烧结、热压烧结或者热等静压，对于一些易于氧化的金属，烧结时通入惰性保护气体进行气氛烧结。颗粒增强、短纤维及晶须增强的金属基陶瓷复合材料通常采用此种方法，其主要优点是可以通过控制粉末颗粒的尺寸来实现相应的力学性能，而且，粉末冶金法制造机械零件是一种终成型工艺，可以大量减少机加工量，节约原材料，但粉末冶金法的生产成本并不比熔炼法低[7]。 1.2 熔体搅拌法 熔体搅拌法是将制备好的陶瓷增强体颗粒或晶须逐步混合入机械或电磁搅拌的液态或半

固体自润滑复合材料分类

固体自润滑复合材料分类 根据基体材质不同大致可将固体自润滑复合材料分为聚合物基、陶瓷基和金属基等三大类。 A.聚合物固体自润滑复合材料 目前常见的减摩用聚合物有：聚酰亚胺、聚醚醚酮(PEEK)、聚四氟乙烯、尼龙(PA)、聚甲醛(POM)、聚乙烯(PE)等。其中PTFE本身也是一种良好的固体润滑剂，是研究较早且应用最广的耐热性聚合物基自润滑材料，其分子结构规整，静摩擦系数可达0.04，是已知的可实用的滑动材料中摩擦系数最小的。然而，聚合物材料机械强度低、耐热和传热性能不理想，即使环境温度不升高，但在摩擦条件十分苛刻的条件下，传热性能低的聚合物材料很容易发生局部升温而达到耐热极限，因此不适宜高温、高速、重载等工作条件。 B.陶瓷基固体自润滑复合材料 新型结构陶瓷材料具有高强度、高硬度、低密度，以及优异的化学稳定性和高温力学性能等特点，因此有关陶瓷基自润滑复合材料及摩擦学性能的研究日益 受到重视。Sliney等选择了Cr 3C 2 为陶瓷相，以Ni为粘结相，CaF 2 和BaF 2 的共 熔物与银为润滑剂，制备了性能优异的高温自润滑金属陶瓷涂层PS200，对上述 配方进行调整可制得PS212涂层及PM212陶瓷复合材料，对解决斯特林发动机等的高温润滑问题有重要意义。王静波等考察了Ni-WC-PbO系自润滑金属陶瓷的高温摩擦学特性，发现摩擦化学产物PbW0 4 是该类材料具有优异摩擦学特性的主要 原因，直接加入PbW0 4 时材料的摩擦学性能较好，但其机械性能略差。陈晓虎研究了润滑组元(石墨、氮化硼)与氧化铝基体化学相容、物理匹配关系及其对自润 滑陶瓷材料摩擦学性能的影响，将石墨和氮化硼同时引入A1 20 3 陶瓷基体之中， 润滑减摩性能明显提高。总体上讲，自润滑陶瓷材料成为解决极端苛刻工况条件下实现自润滑要求的有效途径，但目前自润滑陶瓷材料的研究仍处于起步阶段，离实际应用还存在一定的距离。 C.金属基固体自润滑复合材料 金属基固体自润滑复合材料是固体润滑剂作为组元加入到金属基体中形成的复合材料,它具有如下特点：熔点高，机械强度高，有较好的韧性和延展性；热传导性和导电性好；尺寸稳定，耐潮湿，摩擦因数小，耐磨寿命长等优良的摩

镀铜石墨_铜基复合材料组织与性能研究

第22卷第1期合肥工业大学学报(自然科学版)Vol.22№1 1999年2月JOURN AL OF HEFEI U NIVERSITY OF T ECH NOLOGY Feb.1999镀铜石墨-铜基复合材料组织与性能研究 王文芳 许少凡 应美芳 王成福 储道葆 摘要　通过金相、扫描电镜分析和物理性能测试等手段,对化学镀铜石墨粉-铜基复合材料的制备、组织、性能进行了研究。结果表明:在粒度4～6 m石墨表面可均匀地涂覆金属铜,在合理的压制压力和烧结温度下,复合材料的组织均匀和致密,石墨在基体中均匀弥散分布,金属铜形成细小的三维网络搭接,这种组织形态使得材料的导电性明显提高。 关键词　化学镀;电导率;组织结构 中图分类号　TB333 R ESEA RCH ON T HE CO PPER COA T IN G GRA PHIT E-CO PPER M A T R IX COM POSIT ES Wang W enf ang X u Shaof an Ying Meif ang W ang Chengf u Chu Daobao (Hefei Univer sity of Techn ology) Abstract　In this paper,by m eans of the analyses o f SEM and metallo graph and physical tests, the micr ostructure,pro perties and preparatio n of the com posite made from copper-coated gr aphite w ith copper by chemical plating hav e been studied.T he result show s that w hen the mo lding pressure and sintered temperature are optimal,the co mposite has a homo geneous structure and a high density w ith w ide-scattered graphite and three dimensional metal lattice.T his structure strikingly im pro ved electrical conductivity. Key words　chemical plating,electrical conductivity,micro structure 石墨-铜基复合材料以其良好的导电性和耐磨性,被广泛应用于制作电刷或电触头材料。因实际工况条件原因,要求复合材料应具有高导电性、导热性、耐磨性和一定的强度,国内电碳行业产品很难同时达到上述性能要求。目前研究较多的是通过特殊工艺,在石墨表面涂覆金属,再与金属复合成石墨-金属基材料[1,2],但在有关报道中,对石墨粒度有所限制,对复合材料制作工艺和组织缺乏系统研究。为此,研究石墨-铜基复合材料的显微组织结构、石墨分布形态与性能之间的关系,以及镀铜石墨-铜基复合材料 收稿日期:1998-05-06;修改日期:1998-12-24 国家自然科学基金资助项目(编号:59771012) 王文芳:女,1958年生,硕士,合肥工业大学材料科学与工程系.邮编:230009 应美芳:女,1935年生,教授,硕士生导师,合肥工业大学材料科学与工程系.邮编:230009