石墨-鋁基自潤滑復(fù)合材料的制備及摩擦性能研究.pdf

1、石墨/鋁復(fù)合材料是一種優(yōu)良的自潤滑材料，與傳統(tǒng)的銅基、鉛基、錫基自潤滑材料相比，具有輕質(zhì)、耐磨性好、環(huán)保無污染等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。本文首先通過數(shù)值模擬的方法對石墨骨架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，然后再通過選擇性激光燒結(jié)將細(xì)鱗片石墨制備成石墨骨架，進(jìn)而再與鋁合金基體復(fù)合，從而制備出石墨/鋁基自潤滑復(fù)合材料。本論文還研究了石墨骨架的浸漬強(qiáng)化工藝以提高石墨骨架的整體強(qiáng)度；研究了骨架表面電鍍銅工藝，以改善石墨與鋁的潤濕性；并對材料的摩擦性能進(jìn)行

2、研究。
　　利用ANSYS對石墨骨架結(jié)構(gòu)及石墨含量進(jìn)行模擬優(yōu)化。骨架結(jié)構(gòu)優(yōu)化：蜂窩結(jié)構(gòu)在壓力及拉力載荷下均表現(xiàn)出較小的應(yīng)力及變形，表現(xiàn)出更好承載能力，力學(xué)性能最優(yōu)。石墨含量優(yōu)化：在X向拉力載荷作用下，最大變形量及最大等效應(yīng)力均隨石墨含量的增大呈線性增加。Z向壓應(yīng)力作用下表現(xiàn)出同樣的規(guī)律，且在石墨含量為10％時(shí)出現(xiàn)突變，最大等效應(yīng)力值增加明顯。當(dāng)石墨含量為10%時(shí)復(fù)合材料具有較小的最大變形量及最大等效應(yīng)力值，能夠保證較好的力學(xué)性能，

3、承受更大的載荷作用。
　　研究了石墨骨架浸漬強(qiáng)化工藝，結(jié)果表明：浸漬樹脂能明顯提升石墨骨架強(qiáng)度，且隨著浸漬次數(shù)的增加強(qiáng)度隨之增加。當(dāng)以環(huán)氧樹脂/酚醛樹脂作為浸漬劑時(shí)，最佳的浸漬工藝參數(shù)為：固化溫度140℃、固化時(shí)間80min。且當(dāng)酚醛樹脂/環(huán)氧樹脂（質(zhì)量比）=60%：40%，骨架的浸漬強(qiáng)度最高。SEM結(jié)果顯示：浸漬樹脂可以有效填充石墨骨架的孔隙，且隨著浸漬次數(shù)的增加孔隙率越低；2200倍掃描電鏡結(jié)果顯示，隨著浸漬次數(shù)的增加，樹脂的

4、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)面積更大，對石墨骨架的強(qiáng)化效果越好，上述浸漬骨架網(wǎng)狀孔洞最小，形成的組織更為密實(shí)，最大程度上增加了石墨骨架的強(qiáng)度。
　　通過正交試驗(yàn)研究了不同工藝參數(shù)對石墨骨架電鍍鍍銅效果的影響，各個(gè)參數(shù)主次順序?yàn)殡婂儠r(shí)間＞電鍍溫度＞硫酸銅濃度＞電流大小，最佳工藝參數(shù)為電鍍溫度20℃、硫酸銅濃度100g/L、電鍍時(shí)間30min、電流值0.7A。在該工藝參數(shù)下石墨骨架的鍍銅含量（20.09%），鍍銅層厚度（110.17px）均為最大值，得到