纳米氧化铝颗粒增强铜-碳基复合材料的磨损性能

吉林大学学报(工学版) ›› 2011, Vol. 41 ›› Issue (05): 1305-1309.

纳米氧化铝颗粒增强铜-碳基复合材料的磨损性能

张桂兰¹,刘先黎¹,金松哲²,尚涛^1,3

1.吉林大学生物与农业工程学院, 长春 130022；2.长春工业大学材料科学与工程学院, 长春 130012；3.吉林大学机械科学与工程学院, 长春 130022

收稿日期:2010-10-25 出版日期:2011-09-01 发布日期:2011-09-01
通讯作者: 尚涛(1968-),男,博士,副教授.研究方向:工程机械安全与节能控制技术. E-mail:shangtao@jlu.edu.cn
作者简介:张桂兰(1953-),女,高级工程师.研究方向:仿生工程.E-mail:glzhang@jlu.edu.cn
基金资助:
“863”国家高技术研究发展计划项目(2009AA044403).

Abrasion properties of nano-sized Al₂O₃ particlesreinforced Cu-C matrix composites

ZHANG Gui-lan¹, LIU Xian-li¹, JIN Song-zhe², SHANG Tao^1,3

1.College of Biological and Agricultural Engineering, Jilin University, Changchun 130022, China|2.College of Materials Science and Engineering, Changchun University of Technology, Changchun 130012, China|3.College of Mechanical Science and Engineering, Jinlin University, Changchun 130022, China

Received:2010-10-25 Online:2011-09-01 Published:2011-09-01

摘要/Abstract

摘要：

用MA技术制备了C体积分数为10%的Cu-C固溶体粉体,用溶胶凝胶（sol-gel）烧结技术制备了平均尺寸为12 nm的γ-Al₂O₃颗粒和用SPS方法制备了纳米Al₂O₃颗粒增强Cu-C固溶体基复合材料。采用X射线衍射仪对MA粉体、干凝胶和煅烧粉体进行了物相分析；通过JSM-5500LV型扫描电镜对磨损表面形貌进行观察分析并分析其磨损机制；使用MG-2000型高温摩擦磨损试验机对制备的复合材料进行了干摩擦实验并测定其磨损量。结果表明：纳米氧化铝颗粒体积分数及磨损载荷对复合材料摩擦磨损特性有显著影响,纳米氧化铝的体积分数从0%增加到2%,Cu基复合材料的磨损量从6.2 mg降到2.1 mg。

关键词: 复合材料, 纳米Al₂O₃, Cu-C固溶体, 摩擦性能

Abstract:

Cu-10vol%C powder mixture was fabricated by Mechanical Alloy (MA) technology, nano-sized γ-Al₂O₃grains (average size 12 nm) were synthesized by sol-gel-sintered technology and nano-sized Al₂O₃ particles reinforced Cu-C matrix composites were fabricated by Spark Plasma Sintering (SPS) method. The crystalline structure of powders and size of Al₂O₃ particles were determined by X-ray diffraction. The morphologies of wear surfaces were observed by SEM particles. The dry sliding wear test is carried out on MG-2000 high-temperature wear tester to research tribological properties of composites prepared. The results show that the volume fraction and applied load have significant influence on as-fabricated composites. As the volume fraction of nano-sized Al₂O₃ particles increases from 0 % to 2 %, the abrasion mass of as-fabricated composites decreases from 6.2 mg to 2.1 mg.

Key words: composites, nano-sized Al₂O₃, Cu-C solid solution, tribological property

中图分类号:

TB331

张桂兰¹,刘先黎¹,金松哲²,尚涛^1,3. 纳米氧化铝颗粒增强铜-碳基复合材料的磨损性能[J]. 吉林大学学报(工学版), 2011, 41(05): 1305-1309.

ZHANG Gui-lan, LIU Xian-li, JIN Song-zhe, SHANG Tao. Abrasion properties of nano-sized Al₂O₃ particlesreinforced Cu-C matrix composites[J]. 吉林大学学报(工学版), 2011, 41(05): 1305-1309.

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