石墨模具復(fù)合材料的性能及應(yīng)用

   石墨模具復(fù)合資料的功用及使用銅-石墨復(fù)合資料即具有銅基體的高強(qiáng)度，導(dǎo)熱快，導(dǎo)電性好，而電弧燒灼等優(yōu)異功用，又具有石墨的光滑功用好特別是高溫光滑性好等特征，其歸納功用優(yōu)秀，是制備現(xiàn)代自光滑沖突零部件，電觸摸到點(diǎn)零部件的抱負(fù)資料（石墨制品）。需求范疇十分廣泛，遍布于機(jī)械傳動(dòng)，交通，軍事，航空航天等需求進(jìn)行減磨，導(dǎo)電的范疇。銅-石墨復(fù)合資料有代表行的特征鮮明的使用，主要是在自光滑沖突于電觸摸導(dǎo)電功用搭檔需求的電刷，受電弓滑板等方面。
    石墨模具復(fù)合資料的物理、力學(xué)功用與界面性質(zhì)密切相關(guān)。C/Cu復(fù)合資料特別如此。自C/Cu復(fù)合資料問(wèn)世以來(lái)，Cu基體與碳增強(qiáng)體的界面就成為重視的焦點(diǎn)。希望Cu與碳增強(qiáng)體有杰出的相容性。高溫下，液態(tài)銅與碳增強(qiáng)體既不潮濕也不發(fā)生反響。即使在1285℃下，銅與碳也不潮濕。這就使制備的C/Cu復(fù)合資料的界面只能是機(jī)械互鎖，結(jié)合強(qiáng)度低。當(dāng)接受載荷時(shí)，往往造成碳增強(qiáng)體的拔出、剝離或脫落。為了制備具有優(yōu)秀的物理、力學(xué)功用的C/Cu復(fù)合資料，關(guān)鍵是改善銅基體與碳增強(qiáng)體的潮濕性。
    金屬基復(fù)合資料是包含顆粒、晶須、纖維增強(qiáng)金屬基體的復(fù)合資料。金屬基復(fù)合資料兼具金屬與非金屬的歸納功用，資料的強(qiáng)耐性、耐磨性、耐熱性、導(dǎo)電導(dǎo)熱性及耐候功用適應(yīng)廣泛的工程要求，且比強(qiáng)度、比模量及耐熱性超越基體金屬，對(duì)航空航天等尖端范疇的開(kāi)展具有重要作用。在該類資猜中，所用基體金屬包含輕合金(鋁、鎂)、高溫合金與金屬間化合物，以及鋼、銅、鋅、鉛等；增強(qiáng)纖維包含碳(石墨)、碳化硅、硼、氧化鋁、不銹鋼及鎢等纖維；增強(qiáng)顆粒包含碳化硅、氧化鋁、碳化硼等；增強(qiáng)晶須包含碳化硅、氧化硅、硼酸鋁等。
    以上各種基體和增強(qiáng)體可組成大量金屬基復(fù)合資料，但現(xiàn)在多數(shù)處于研發(fā)階段，只有少量得到使用。如硼、石墨纖維增強(qiáng)鋁(鎂)用于衛(wèi)星、航天飛機(jī)結(jié)構(gòu)、空間望遠(yuǎn)鏡部件，碳化硅纖維與顆粒增強(qiáng)鈦合金用于大推重比飛機(jī)壓氣機(jī)部件，顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合資料(PRA)廣泛用于航空、航天及汽車(chē)、電子范疇。在金屬基復(fù)合資猜中顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合資料最具開(kāi)展?jié)摿?。該資料具有比強(qiáng)度和比模量高，耐磨性、阻尼性及導(dǎo)熱性好，熱膨脹系數(shù)小等優(yōu)異功用。其主要使用范疇一是航空、航天和軍事范疇，二是汽車(chē)、電子信息和高速機(jī)械等民用范疇。開(kāi)展方針是代替鋁合金、欽合金、鋼等用于制作高功用的構(gòu)件，減重并提高功用和儀器精度。
    銅基復(fù)合資料按增強(qiáng)體的不同可分為：硼化物（TiB2，ZrB2，CrB2）增強(qiáng)型、氧化物（A12O3、Y2O3、ZrO2、ThO2、SiO2）增強(qiáng)型、碳化物(ZrC、WC、SiC、NbC、TaC、TiC)增強(qiáng)型、氮化物(AlN)增強(qiáng)型以及硅化物增強(qiáng)型等?，F(xiàn)在常見(jiàn)的增強(qiáng)體還有：Ni2Sn、Fe2Ti、NixTiy、Fe2P、Co2P、Mg3P2等。增強(qiáng)體的形態(tài)主要包含纖維、晶須、顆粒等[4]。引進(jìn)纖維、晶須、陶瓷顆粒等高強(qiáng)度的強(qiáng)化相增強(qiáng)基體顯示出杰出的開(kāi)展前景，其方法是向銅基體內(nèi)植入穩(wěn)定的高強(qiáng)度第二相，通過(guò)冷變形等加工處理，使第二相以彌散的顆粒狀或纖維狀分布與基體中，到達(dá)機(jī)械能和電導(dǎo)功用的最佳功用佳匹配。
    銅基復(fù)合資料依據(jù)增強(qiáng)相的形態(tài)可分為：顆粒（B、C、SiC、B4C、Si3N4、WC、Mo2C、ZrO2、ZrB2、A1203、碳納米管和石墨）增強(qiáng)銅基復(fù)合資料、纖維（C纖維、Ti纖維、B纖維）增強(qiáng)銅基復(fù)合資料、晶須（SiC晶須）增強(qiáng)銅基復(fù)合資料等。
    石墨/銅基復(fù)合資料不只具有銅的杰出的強(qiáng)度、硬度，優(yōu)秀的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、耐蝕性，還具有石墨杰出的自光滑性、高熔點(diǎn)、抗熔焊性和耐電弧燒蝕性，現(xiàn)已使用于電觸摸資料、沖突資料、導(dǎo)電資料、油軸承和機(jī)械零件資料（如：電機(jī)用電刷，小型精細(xì)自光滑軸承，觸摸導(dǎo)線、受電弓、極靴和其它集電器電觸摸部件[5]等），特別是作為受電弓滑板資料和電刷資料，有著廣泛的使用。提高石墨/銅復(fù)合資料的歸納功用一直以來(lái)都是科研人員研討的主要內(nèi)容。現(xiàn)在，關(guān)于石墨/銅復(fù)合資料的研討主要會(huì)集在界面問(wèn)題、添加物及纖維增強(qiáng)等方面。