CuZn-Graphite复合材料的多相协同改性与摩擦界面本征稳定化构建
编号:389
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更新:2026-04-02 11:04:15 浏览:47次
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摘要
铜锌基自润滑复合材料因其良好的导电导热性及潜在的摩擦学性能,在电接触、轴承等领域具有重要应用前景。然而,单一石墨润滑相的引入在降低摩擦系数的同时,往往导致基体力学性能下降及界面润滑膜不稳定的问题。通过引入纳米稀土氧化物Y₂O₃作为强化相,实现CuZn-Graphite复合材料多相协同改性及摩擦界面都本征稳定化构建。系统研究表明,石墨作为固体润滑剂可显著降低摩擦系数(在高速下可从0.5降至0.2),而Y₂O₃的引入通过细晶强化与弥散强化作用,有效补偿了因石墨添加导致的强度损失,将材料硬度提升至142.68 HV。更重要的是,石墨与Y₂O₃展现出显著的协同效应:在摩擦过程中,Y₂O₃不仅抑制了铜的氧化,还促进了石墨向高缺陷非晶碳结构的转变,从而协同构建出由氧化物、非晶碳及塑性变形层组成的连续、稳定且附着力强的摩擦表面保护层。该保护层在高速(1.0 m/s)或载流(如4.5 A)等苛刻条件下,仍能维持摩擦系数稳定在0.15-0.18,磨损率低至5.81×10⁻⁶ mm³/(N·m)量级,并表现出优异的热-电-摩擦性能平衡。此外,Y₂O₃的添加能主动调控材料的跑合行为,将跑合距离从50 m缩短至25 m,加速了稳定润滑界面的形成。本研究揭示了石墨润滑相与Y₂O₃强化相在多尺度上的协同润滑-强化机制,阐明了通过多相组分设计与协同作用实现摩擦界面本征稳定化的有效途径。相关研究成果为设计开发高性能、长寿命、高环境适应性的铜基自润滑复合材料提供了重要的理论依据和数据支撑。
关键字
CuZn-Graphite复合材料;,多相协同改性,摩擦界面
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