不同对偶材料对石墨-铜材料磨损性能的影响

王能慧, 王传锋, 许文虎, 吴海红, 李宏生

表面技术 ›› 2025, Vol. 54 ›› Issue (9) : 102-111, 129.

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表面技术 ›› 2025, Vol. 54 ›› Issue (9) : 102-111, 129. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.09.008
摩擦磨损与润滑

不同对偶材料对石墨-铜材料磨损性能的影响

  • 王能慧1, 王传锋2, 吴海红2, 许文虎3, 李宏生4
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Effect of Mating Material on Wear Properties of Graphite-copper Composites

  • WANG Nenghui1, WANG Chuanfeng2, WU Haihong2, XU Wenhu3, LI Hongsheng4
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摘要

目的 为优化石墨-铜复合材料耐磨设计及对偶材料选择,为实际工程应用提供理论和试验指导。方法 将石墨-铜复合材料与不同硬度的铜基对偶材料组成干摩擦副,研究对偶材料对石墨-铜摩擦磨损行为的影响。采用多功能摩擦磨损试验机、激光共聚焦显微镜、电子扫描显微镜等表征手段,分析复合材料的摩擦行为与磨损形貌,并通过能谱仪分析石墨-铜磨损表面的元素分布和含量,揭示对偶材料硬度对石墨-铜磨损性能与机理的影响规律。结果 当对偶材料硬度从70HV提高至200HV时,石墨含量为30%(质量分数)的石墨-铜材料表面粗糙度增加了28.1%,磨损率上升了70.2%,但是摩擦副的平均摩擦因数并没有出现明显改变,其值为0.25~0.3。此外,在使用高硬度对偶材料时,45%(质量分数)石墨-铜合金的磨损率是30%(质量分数)石墨-铜合金的1.8~8.4倍。结论 对偶材料硬度增大,其在石墨-铜材料表层的压入深度增加,导致剥层磨损现象加剧,从而使得石墨-铜材料表面的塑性变形和材料脱落现象增多。在一定的石墨含量范围内,提高铜含量可在不改变石墨-铜材料自润滑特性的前提下,增强石墨-铜材料对不同硬度对偶材料的耐磨损能力。

Abstract

Graphite-copper composites have been used in modern manufacturing due to their superior mechanical properties, self-lubricity, ease of production, and cost-effectiveness. The friction characteristics and wear behavior of graphite- copper materials are affected by mating materials, potentially leading to diverse levels of material loss and performance deterioration. Thereby, in this paper, the wear characteristics of graphite-copper composites when paired with mating material with different hardness are studied.

关键词

摩擦;对偶材料;石墨-铜复合材料;硬度;剥层磨损

Key words

friction; mating material; graphite-copper composites; hardness;delamination

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王能慧, 王传锋, 许文虎, 吴海红, 李宏生. 不同对偶材料对石墨-铜材料磨损性能的影响[J]. 表面技术. 2025, 54(9): 102-111, 129
WANG Nenghui, WANG Chuanfeng, XU Wenhu, WU Haihong, LI Hongsheng. Effect of Mating Material on Wear Properties of Graphite-copper Composites[J]. Surface Technology. 2025, 54(9): 102-111, 129

基金

江西省重大科技研发专项项目(20223AAE01002);江西省赣鄱俊才支持计划(20243BCE51035)

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