铜改性碳纳米管增强银基复合材料的力学性能和摩擦磨损性能

曲昀，张雷，孙阳，康潇，吴传宗

(中南大学 粉末冶金国家重点实验室，长沙 410083)

银基复合材料具有优异的导电性能，常用作电力及电信号传输的电接触摩擦材料[1-2]，但由于银基体强度较低，易磨损[3]，因此其应用范围受到限制。研究表明，复合材料的摩擦学性能受材料中增强相的分布及含量影响[4]。ROY 等[5]研究发现，SiC、TiC 和TiB2等颗粒增强铝基复合材料，当增强颗粒的体积分数≥10%时，材料磨损率显著降低。XIAO 等[6]研究了Cu-MoS2复合材料的摩擦磨损行为，随MoS2体积分数从5%增加到40%，磨损表面润滑膜覆盖率由31%增加到73%，摩擦因数由0.48 降至0.14。这些研究结果表明，增强颗粒和固体润滑剂颗粒的含量较高时才能发挥提高材料摩擦学性能的作用，但这会导致材料的导电和导热性能降低。碳纳米管(carbon nanotubes，CNTs)是更前沿的增强材料，具有极大的长径比和极高的弹性模量，可均匀分布在基体中，起到承担载荷的作用[7]，且具有自润滑性能[8]，添加较少量的CNTs就能提高金属基复合材料的强度和耐磨性能。

BASTWROS 等[9]通过冷压和热挤压制备的Ag-5%CNTs(体积分数)材料，其硬度显著高于纯银，并在磨损表面观察到CNTs 部分或完全压碎形成的碳膜，磨损率比纯银降低78.8%。SHAARI 等[10]在Cu中添加3%(体积分数)经酸处理的CNTs 作为增强相制备Cu 基复合材料，力学性能和摩擦性能显著提高，摩擦因数降低41%。CNTs 增强银基复合材料在具有良好的导电、导热性能的同时，具有较高的力学性能和摩擦磨损性能。然而制备CNTs 增强金属基复合材料，需要解决CNTs 易团聚[4]以及CNTs 与金属界面结合较弱[8]的问题。……