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石墨烯对铜基制动材料的性能影响

甘贵江; 奚新国; 姚冠新 表面技术 2017年第06期

摘要:目的 为了提高铜基制动材料的力学性能和摩擦学性能,选用石墨烯作为增强填料添加到铜基制动材料中,研究石墨烯对铜基制动材料性能的影响。方法 采用粉末冶金的方法制备了石墨烯含量(质量分数,后同)分别为0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%的铜基复合材料,并对不同试样的力学性能和摩擦磨损性能进行比较。结果 含有石墨烯的试样硬度为46.4~54.2HB,高于未添加石墨烯试样的硬度(44.5HB)。含有石墨烯的试样抗弯强度为250~418 MPa,均高于未添加石墨烯试样的抗弯强度(218 MPa),其中石墨烯含量为0.4%的试样的硬度和抗弯强度最大,分别为54.2HB和418 MPa。随着石墨烯含量的增加,材料的密度逐渐下降。当石墨烯含量为0.2%~0.4%时,材料摩擦系数的稳定性提高且磨损率降低;当石墨烯含量为0.6%~0.8%时,材料摩擦系数的稳定性下降且磨损率变大。当石墨烯含量为0.4%时,材料的摩擦系数最稳定,摩擦系数的方差为0.3×10^-3(未添加石墨烯的试样为1.4×10^-3),磨损率最低,位于0.136×10^-6~0.185×10^-6 mm^3/(N·m)之间(未添加石墨烯的试样位于0.42×10^-6~0.82×10^-6mm^3/(N·m)之间)。结论 少量的石墨烯(0.2%~0.4%)可以显著提高铜基制动材料的硬度和弯曲强度,其中石墨烯含量为0.4%时,制成的制动材料的机械性能最佳,同时试样的摩擦系数稳定,磨损率较低。

关键词:石墨烯粉末冶金复合材料摩擦系数

单位:盐城工学院; 江苏盐城224002; 江苏大学材料科学与工程学院; 江苏镇江212013

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