CN102031410A - 高强耐磨自润滑铜基复合材料 - Google Patents

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王桂松
耿林
罗阳
刘宝玺
黄玉东
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Abstract

本发明涉及一种新材料领域中高强耐磨自润滑铜基复合材料，解决现有铜材料强度抗磨性等性能差的问题，由体积百分含量为3％的碳化硅、5％～15％的石墨粉、82％～92％的铜粉混合制得，得到的铜基复合材料具有高强度、耐磨损和自润滑功能，具有优异的综合性能，适用于铁路电气化、高速化发展下电动机车电力传输系统关键部件-受电弓滑板。

Description

高强耐磨自润滑铜基复合材料
技术领域
本发明涉及一种高强耐磨自润滑铜基复合材料
背景技术
随着经济的发展和社会的进步，交通运输业特别是铁路业得到迅猛的发展，而铁路的高速化发展基于电气化的快速发展，受电弓滑板是电动机车从输电网获取电能的装置，是电动机车电力传输系统中最关键的部件，起到集取电能并通过其传输到机车的过渡作用，在集取电流的过程中会受到导线对它的各种应力以及周围环境的腐蚀等共同作用，对滑板的性能显得尤为重要，而最重要的性能是要求具有较好的摩擦学性、能承受较大的接触压力、具有较好的导电性、具有一定的冲击韧性和良好的抗腐蚀性能。铜具有良好的导电、导热性能，它作为导电、导热功能材料被广泛的用于工业生产中，但其强度、抗磨损性等性能却比较差而不能满足要求，在某些应用领域受到限制，需要通过强化来提高其强度和耐磨损等性能。
发明内容
本发明的目的是克服背景技术中存在的铜材料强度、耐磨损等性能差的问题及先进的铜基复合材料的需要，而提供一种纳米碳化硅和石墨混杂增强铜基体的铜基复合材料。
本发明高强耐磨自润滑铜基复合材料组份及体积百分含量为：3％的纳米碳化硅、5％～15％的石墨粉及82％～92％的铜粉。
所述的纳米碳化硅粒度为20～100nm；所述的石墨粉粒度为200～2000目；所述的铜粉粒度为100～500目，按照上述比例配方，经混粉、冷压、热压烧结、挤压变形的粉末冶金法制成。
本发明采用纳米碳化硅作为增强体制备铜基复合材料，是由于纳米碳化硅的硬度高，密度低，同时尺寸小，在基体中分布能起到很好的强化作用，采用石墨作为另一个增强体则是由于石墨具有良好的自润滑性，同时石墨的层状结构保证了本发明复合材料对耐磨性能的要求，使铜基复合材料具有良好的力学性能和导电性能，因此，本发明制得的铜基复合材料综合性能优异，适用于铁路电气化、高速化发展下电动机车电力传输系统关键部件-受电弓滑板。
具体实施方式
实施例一：高强耐磨自润滑铜基复合材料是按照体积百分含量为3％的纳米碳化硅、5％的石墨粉及92％的铜粉混合制得，本实施方式制得的铜基复合材料，材料的维氏硬度(HV)为90，冲击韧性为64J/cm2，抗弯强度为470MPa，电导率为83.7％IACS，滑动速率0.8m/s滑动1000m时20N载荷下的磨损量为3.257×10-2g、30N载荷下的磨损量为5.072×10-2g、40N载荷下磨损量为9.250×10-2g。
实施例二：高强耐磨自润滑铜基复合材料是按照体积百分含量为3％的纳米碳化硅、10％的石墨粉及87％的铜粉混合制得，本实施方式制得的铜基复合材料，材料的维氏硬度(HV)为85，冲击韧性为61J/cm2，抗弯强度为444MPa，电导率为79.5％IACS，滑动速率0.8m/s滑动1000m时20N载荷下的磨损量为1.793×10-2g、30N载荷下的磨损量为2.385×10-2g、40N载荷下磨损量为2.845×10-2g。
实施例三：高强耐磨自润滑铜基复合材料是按照体积百分含量为3％的纳米碳化硅、15％的石墨粉及82％的铜粉混合制得，本实施方式制得的铜基复合材料，材料的维氏硬度(HV)为72，冲击韧性为35J/cm2，抗弯强度为377MPa，电导率为74.8％IACS，滑动速率0.8m/s滑动1000m时20N载荷下的磨损量为0.357×10-2g、30N载荷下的磨损量为0.844×10-2g、40N载荷下磨损量为1.425×10-2g。

Claims (7)

1.一种高强耐磨自润滑铜基复合材料，其特征在于高强耐磨自润滑铜基复合材料组份及体积百分含量为：3％的纳米碳化硅、5％～15％的石墨粉以及82％～92％的铜粉。
2.根据权利要求1所述的高强耐磨自润滑铜基复合材料，其特征在于高强耐磨自润滑铜基复合材料组份及体积百分含量为：3％的纳米碳化硅、5％的石墨粉以及92％的铜粉。
3.根据权利要求1所述的高强耐磨自润滑铜基复合材料，其特征在于：高强耐磨自润滑铜基复合材料组份及体积百分含量为：3％的纳米碳化硅、10％的石墨粉以及87％的铜粉。
4.根据权利要求1所述的高强耐磨自润滑铜基复合材料，其特征在于高强耐磨自润滑铜基复合材料组份及体积百分含量为：3％的纳米碳化硅、15％的石墨粉以及82％的铜粉。
5.根据权利要求1所述的高强耐磨自润滑铜基复合材料，其特征在于纳米碳化硅的粒度为20～200nm。
6.根据权利要求1所述的高强耐磨自润滑铜基复合材料，其特征在于石墨粉的粒度为200～2000目。
7.根据权利要求1所述的高强耐磨自润滑铜基复合材料，其特征在于铜粉的粒度为100～500目。
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