納米NbSe-,2-銅基自潤(rùn)滑材料的制備及摩擦學(xué)性能研究.pdf

1、在無油或少油潤(rùn)滑狀態(tài)下，自潤(rùn)滑材料顯示了獨(dú)特的優(yōu)越性。銅基自潤(rùn)滑復(fù)合材料是金屬基自潤(rùn)滑復(fù)合材料的重要組成部分，具有優(yōu)良的摩擦學(xué)特性，以及具有導(dǎo)電、導(dǎo)熱、抗氧化、耐腐蝕等性能而得到了廣泛的應(yīng)用。
　　 銅-石墨-MoS2是典型的滑動(dòng)電接觸材料，廣泛用于電機(jī)的固定部件和旋轉(zhuǎn)部件(換向器或集電環(huán))之間傳導(dǎo)電流。對(duì)于滑動(dòng)電接觸材料，要求其具有低接觸電阻，以減少電功率損耗；同時(shí)又希望其具有低的摩擦磨損。銅-石墨-MoS2主要依靠Cu改善材

2、料的導(dǎo)電導(dǎo)熱能力，依靠石墨和MoS2的減摩和自潤(rùn)滑來改善材料的摩擦學(xué)特性。但銅-石墨-MoS2存在如下問題：MoS2的電阻率高，導(dǎo)電性能差；石墨雖然導(dǎo)電性能好，但在真空環(huán)境中摩擦磨損嚴(yán)重。隨各類電機(jī)儀表朝小型化，大電流，高速度方向發(fā)展，要求電接觸材料的允許線速度大，接觸電壓低，摩擦系數(shù)小，磨損率低，載流能力大，而銅-石墨-MOS2電接觸材料在性能上難以滿足這些要求。
　　 納米NbSe2具有和MOS2類似的晶體結(jié)構(gòu)和摩擦學(xué)特性，

3、而電阻率僅為10-4Ω.cm比MoS2低六個(gè)數(shù)量級(jí)，比石墨低一個(gè)數(shù)量級(jí)。用片狀NbSe2-Ag制備的復(fù)合材料在航天飛機(jī)的導(dǎo)電滑環(huán)上有成功的應(yīng)用，而NbSe2納米纖維既有減摩耐磨的作用，又可以提高復(fù)合材料的力學(xué)性能。同時(shí)利用NbSe2納米纖維的各向異性的特點(diǎn)，可以在提高其導(dǎo)電性的同時(shí)，改善其換向能力。以往對(duì)于NbSe2-Cu(Ag)的研究多是片層狀的，對(duì)于纖維狀的NbSe2的摩擦特性的研究還未見報(bào)道。
　　 本文選用銅基體，選用合

4、適大小和含量的納米NbSe2材料充當(dāng)固體潤(rùn)滑組元。采用粉末冶金方法，制得納米NbSe2銅基固體潤(rùn)滑復(fù)合材料。結(jié)果表明，在一定溫度下，燒結(jié)工藝對(duì)改善納米NbSe2和銅基體界面結(jié)合的效果有一定影響。通過不同條件下的摩擦磨損試驗(yàn)，以及運(yùn)用掃描電鏡、X-射線衍射儀、光電子能譜儀等微觀分析手段，對(duì)復(fù)合材料顯微組織、磨痕表面形貌、磨損顆粒的成分組成進(jìn)行分析，探討了在室溫下銅基自潤(rùn)滑復(fù)合材料的摩擦磨損行為及機(jī)理。主要內(nèi)容包括以下：
　　 (1

5、)采用固相反應(yīng)法：在不同的溫度和保溫時(shí)間下，硒單質(zhì)和金屬Nb在密封的石英管內(nèi)加熱進(jìn)行反應(yīng)，分別生成了大量納米NbSe2纖維和片狀材料。對(duì)所合成的納米材料分別用TEM、SEM、XRD等測(cè)試手段進(jìn)行表面形貌和結(jié)構(gòu)成分的表征。
　　 (2)將制備出的纖維狀和片層狀納米NbSe2材料作為潤(rùn)滑添加劑與銅粉相混合，通過粉末冶金法制備出含納米NbSe2的銅基復(fù)合材料。用UMT-2型微觀摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)對(duì)它們的摩擦學(xué)性能進(jìn)行了初步研究。結(jié)果表明：