C/C-Cu复合材料：组织结构与摩擦磨损特性研究

本文主要探讨了C/C-Cu复合材料的组织结构及其摩擦磨损性能的研究。首先，研究者选用炭纤维针刺整体毡作为预制体，采用化学气相渗透（CVI）和浸渍/炭化（I/C）技术，通过控制预备体的密度和基体炭含量，制备出具有不同孔隙结构的C/C多孔坯体。随后，通过真空熔渗工艺，将熔融的铜成功地渗入到C/C坯体中，形成C/C-Cu复合材料。 实验中，利用X射线衍射(XRD)技术对复合材料的相组成进行分析，发现主要相为铜(Cu)、碳(C)以及少量的立方氮化钛(TiC)相。当渗剂中钛(Ti)的质量分数达到15%时，还观察到了微量的铜和钛的金属化合物相。这表明了渗剂成分对复合材料微观结构的影响。 对于摩擦磨损性能，研究发现摩擦因数随摩擦时间的增加呈现出逐渐增长的趋势，最终趋于稳定。在相同渗剂的情况下，复合材料的摩擦因数和体积磨损量随材料密度的增加而上升。此外，随着渗剂中钛含量的增加，虽然摩擦因数有所增加，但体积磨损却呈现减少的趋势。加载荷对摩擦性能也有显著影响，摩擦因数和体积磨损在一定载荷范围内先增后减，达到最大值后随载荷的继续增大而下降。 与J204电刷在相同条件下的对比显示，尽管C/C-Cu复合材料的摩擦因数相近，但其体积磨损量明显小于J204电刷，显示出C/C-Cu复合材料在耐磨损方面具有优良性能。这项研究为C/C-Cu复合材料在工程领域的应用提供了重要的基础数据，尤其是在需要高耐磨性和耐高温性能的场合，如航空、航天和机械工业等领域。