氧化铝表面改性对铜基复合材料物理和摩擦学性能的影响

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金属铜因其良好的导电导热性和优异的延展性而被广泛应用于电接触材料。然而,铜的硬度较低,且在低温时容易被氧化等缺点使其应用受到了限制。氧化铝颗粒具有低密度、高硬度、高抗拉强度以及成本低廉等优点,作为铜基复合材料的增强相可以有效的改善铜基体硬度低、抗拉伸性能差的缺点,有效增强铜基体的抗磨损性能。但是,铜与氧化铝之间润湿性较差,从而使氧化铝颗粒无法充分发挥其增强作用。为了有效的提高铜与氧化铝的界面结合强度,本文使用化学镀的方法在氧化铝上分别镀铜和镀银,探索了化学镀工艺对镀层质量的影响规律。使用SPS制备了不同氧化铝含量的Al2O3/Cu和Al2O3/Ag复合材料,研究了氧化铝含量和不同界面对复合材料的微观结构、力学、物理以及摩擦学性能的影响机制。得到了以下结论:(1)最佳镀银工艺为室温采用20 g/L银氨溶液120 m L对1 g氧化铝施镀。最佳镀铜工艺为在40℃下采用12 g/L的五水硫酸铜溶液对1 g氧化铝施镀。(2)随氧化铝含量的增加,复合材料的导电导热性逐渐降低,但是布氏硬度与抗拉强度均有所提升。(3)化学镀层可以有效的加强界面结合,使复合材料具有更好的性能。在氧化铝表面镀银可以获得力学性能优异的复合材料,而在氧化铝表面镀铜则使复合材料表出更好的物理性能。(4)复合材料的磨损率随着氧化铝含量的增加而减小,同时在相同氧化铝添加量的条件下,镀银复合材料有着更低的磨损率。
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