銅粉末冶金工藝可以通過以下多種方法實(shí)現(xiàn)高耐磨性材料:
1. 添加增強(qiáng)相
納米材料增強(qiáng):在銅基體中添加納米材料,如納米SiC晶須、碳納米管(CNTs)等,可以顯著提高材料的硬度和耐磨性。例如,研究表明0.75% CNTs/Cu復(fù)合材料具有高的硬度和優(yōu)良的減摩耐磨性能。
硼化物顆粒增強(qiáng):硼化物顆粒作為增強(qiáng)相,具有高硬度和高耐磨性,能夠顯著提升銅基復(fù)合材料的耐磨性能。
石墨烯增強(qiáng):石墨烯的高導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性可以提高復(fù)合材料的性能,同時(shí)其二維結(jié)構(gòu)也能增強(qiáng)材料的耐磨性。
2. 優(yōu)化燒結(jié)工藝
真空熱壓燒結(jié):通過真空熱壓燒結(jié)工藝,可以在較低的溫度下實(shí)現(xiàn)材料的致密化,減少孔隙率,從而提高材料的硬度和耐磨性。
液相燒結(jié):利用低熔點(diǎn)元素(如錫、鋅)在燒結(jié)過程中的熔化作用,促進(jìn)燒結(jié)的致密化過程,提高材料的致密度和硬度。
3. 添加潤滑組元
固體潤滑劑:在銅粉末冶金材料中添加二硫化鉬(MoS?)、石墨等固體潤滑劑,可以顯著降低材料的摩擦因數(shù)和磨損率。

4. 表面處理技術(shù)
鍍層或涂層:采用化學(xué)鍍方法在材料表面鍍覆一層耐磨的金屬或合金,可以顯著提高材料的表面硬度和耐磨性。
5. 復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
基體合金化:通過基體合金化(如添加鈦)結(jié)合粉末冶金技術(shù),構(gòu)建過渡層強(qiáng)化三維界面構(gòu)型的復(fù)合材料,可以顯著提升耐磨性。
6. 降低孔隙率
提高壓制壓力:更高的壓制壓力可以減少粉末顆粒之間的空隙,降低孔隙率,提高材料的致密性和強(qiáng)度。
7. 實(shí)際應(yīng)用案例
高鐵制動(dòng)閘片:通過納米增強(qiáng)相設(shè)計(jì)、燒結(jié)工藝優(yōu)化及技術(shù)創(chuàng)新,開發(fā)出耐磨長壽命銅基復(fù)合材料高性能制動(dòng)粉末冶金閘片,耐磨性提升20%以上。
通過上述方法,銅粉末冶金工藝能夠有效提升材料的耐磨性,滿足高磨損環(huán)境下的應(yīng)用需求。