1、復(fù)合材料制備及試驗(yàn)方法

1.1 復(fù)合材料制備

先稱量電解鎳粉、還原銅粉，然后分別加入相同石墨含量的鎳包石墨、膠體石墨、鱗片石墨粉末和碳纖維，得到4種石墨類型的混合粉末。采用冷等靜壓成形，壓制壓力200 MPa，保壓180 s；成形坯體采用1200℃真空燒結(jié)后再經(jīng)500 MPa壓力復(fù)壓；最后采用800℃真空退火獲得最終的鎳基復(fù)合材料。

1.2 性能測試方法

通過排水法對(duì)復(fù)合材料密度進(jìn)行測量；采用HBV30A布氏硬度計(jì)和DNS300型電子萬能試驗(yàn)機(jī)分別檢測復(fù)合材料的硬度和抗彎強(qiáng)度；使用ZBC7000擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)對(duì)沖擊韌性進(jìn)行試驗(yàn)；利用CFT-I型材料表面性能綜合測試儀對(duì)試樣進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn),試驗(yàn)載荷為20 N；通過LSM700型激光共聚焦掃描顯微鏡和EVO-18/IncaX-Max型掃描電子顯微鏡觀察試樣的金相組織和摩擦磨損試驗(yàn)?zāi)ズ邸?/span>

2、結(jié)果及分析

2.1 不同類型的石墨形貌

4種類型的石墨在掃描電子顯微鏡下的微觀形貌如圖1所示，由圖可知：采用濕法氫還原工藝制備的鎳包石墨(圖1a) ，在石墨顆粒外部包裹一層鎳形成具有核-殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合顆粒材料；鱗片石墨(圖1b)則呈鮮明的片狀結(jié)構(gòu)且片層很薄，小于1μm，具有明顯的定向排列，層與層之間合力較弱，片層之間極易剝離；由于膠體石墨(圖1c)由2μm以下的顆粒形成，比其他3種石墨顆粒細(xì)小，且石墨顆粒均勻分布在有機(jī)溶劑中；碳纖維(圖1d)呈現(xiàn)棒狀形貌，其長徑比約為1:10~ 1:20。

2.2 鎳基復(fù)合材料的顯微組織形貌

含不同石墨類型鎳基復(fù)合材料的金相組織形貌如圖2所示，由圖可知：膠體石墨分布最均勻，鱗片石墨和鎳包石墨次之，碳纖維的混合均勻程度最差。碳纖維由有機(jī)纖維經(jīng)碳化及石墨化處理得到，團(tuán)聚較嚴(yán)重，采用三維混合方法難以均勻，因此制得的復(fù)合材料中碳纖維分布不均勻。

2.3 石墨類型對(duì)鎳基復(fù)合材料密度的影響

2.4石墨類型對(duì)鎳基復(fù)合材料硬度的影響

3、結(jié)論

對(duì)添加鎳包石墨、膠體石墨、鱗片石墨和碳纖維制備的鎳基復(fù)合材料力學(xué)、顯微結(jié)構(gòu)及摩擦磨損性能進(jìn)行了試驗(yàn)和分析，結(jié)果表明，不同的石墨類型對(duì)鎳基自潤滑材料的物理性能和摩擦磨損性能具有重要的影響，相同配比下，鱗片石墨復(fù)合材料硬度為54 HB，抗彎強(qiáng)度為306 MPa，沖擊韌性為8.1 J/cm2，摩擦因數(shù)為0.185，磨損量為0. 029 4 mm3，較其他3種形態(tài)的石墨，添加鱗片石墨的鎳基復(fù)合材料綜合性能最優(yōu)。

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