摘要
目的研究球磨时间对Cu-WS2自润滑复合材料界面状态的影响,同时提高自润滑材料的力学性能和摩擦磨损性能,提出比较优化的Cu和WS2复合材料制备工艺。方法采用高能球磨与放电等离子体烧结技术,制备铜基自润滑复合材料。采用WDW-100电子万能试验机进行力学实验。采用美国Rtec多功能摩擦磨损试验机进行摩擦学实验。采用XRD和SEM表征不同球磨时间的Cu/WS2复合粉末和烧结后块状复合材料的物相组成和微观结构,并结合EDS表征弯折断口的形貌和磨损形貌,分析球磨时间与复合材料界面状态-力学性能-摩擦磨损性能的内在关系。结果当球磨时间为30 h时,WS2在铜基体中有较好的结合与分布,材料的综合性能最佳,WS2/Cu复合材料的力学性能良好,平均摩擦系数为0.186,维持在较低水平,且磨损率最低,为7.11×10–5 mm3/(N·m)。球磨时间超过30 h时,磨损率不再与力学性能保持一致,而是随着球磨时间的延长而逐渐提高。球磨时间达到50h时,基体耐磨性下降,磨损率显著提高,达最大值,为10.39×10–5mm3/(N·m)。结论球磨时间的延长会使WS2在基体中的弥散程度增强,且WS2与Cu基体由于机械互锁式的物理结合增强,使得力学性能随之增强。此外,摩擦磨损性能也能维持在较好水平。但当球磨时间超过30 h时,界面反应加剧,WS2分解为Cu2S,大大减弱了WS2的润滑减摩性能,使得复合材料的摩擦磨损性能降低。
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