石墨模具复合材料的性能及应用

   石墨模具复合资料的功用及使用铜-石墨复合资料即具有铜基体的高强度，导热快，导电性好，而电弧烧灼等优异功用，又具有石墨的光滑功用好特别是高温光滑性好等特征，其归纳功用优秀，是制备现代自光滑冲突零部件，电触摸到点零部件的抱负资料（石墨制品）。需求范畴十分广泛，遍布于机械传动，交通，军事，航空航天等需求进行减磨，导电的范畴。铜-石墨复合资料有代表行的特征鲜明的使用，主要是在自光滑冲突于电触摸导电功用搭档需求的电刷，受电弓滑板等方面。
    石墨模具复合资料的物理、力学功用与界面性质密切相关。C/Cu复合资料特别如此。自C/Cu复合资料问世以来，Cu基体与碳增强体的界面就成为重视的焦点。希望Cu与碳增强体有杰出的相容性。高温下，液态铜与碳增强体既不潮湿也不发生反响。即使在1285℃下，铜与碳也不潮湿。这就使制备的C/Cu复合资料的界面只能是机械互锁，结合强度低。当接受载荷时，往往造成碳增强体的拔出、剥离或脱落。为了制备具有优秀的物理、力学功用的C/Cu复合资料，关键是改善铜基体与碳增强体的潮湿性。
    金属基复合资料是包含颗粒、晶须、纤维增强金属基体的复合资料。金属基复合资料兼具金属与非金属的归纳功用，资料的强耐性、耐磨性、耐热性、导电导热性及耐候功用适应广泛的工程要求，且比强度、比模量及耐热性超越基体金属，对航空航天等尖端范畴的开展具有重要作用。在该类资猜中，所用基体金属包含轻合金(铝、镁)、高温合金与金属间化合物，以及钢、铜、锌、铅等；增强纤维包含碳(石墨)、碳化硅、硼、氧化铝、不锈钢及钨等纤维；增强颗粒包含碳化硅、氧化铝、碳化硼等；增强晶须包含碳化硅、氧化硅、硼酸铝等。
    以上各种基体和增强体可组成大量金属基复合资料，但现在多数处于研发阶段，只有少量得到使用。如硼、石墨纤维增强铝(镁)用于卫星、航天飞机结构、空间望远镜部件，碳化硅纤维与颗粒增强钛合金用于大推重比飞机压气机部件，颗粒增强铝基复合资料(PRA)广泛用于航空、航天及汽车、电子范畴。在金属基复合资猜中颗粒增强铝基复合资料最具开展潜力。该资料具有比强度和比模量高，耐磨性、阻尼性及导热性好，热膨胀系数小等优异功用。其主要使用范畴一是航空、航天和军事范畴，二是汽车、电子信息和高速机械等民用范畴。开展方针是代替铝合金、钦合金、钢等用于制作高功用的构件，减重并提高功用和仪器精度。
    铜基复合资料按增强体的不同可分为：硼化物（TiB2，ZrB2，CrB2）增强型、氧化物（A12O3、Y2O3、ZrO2、ThO2、SiO2）增强型、碳化物(ZrC、WC、SiC、NbC、TaC、TiC)增强型、氮化物(AlN)增强型以及硅化物增强型等。现在常见的增强体还有：Ni2Sn、Fe2Ti、NixTiy、Fe2P、Co2P、Mg3P2等。增强体的形态主要包含纤维、晶须、颗粒等[4]。引进纤维、晶须、陶瓷颗粒等高强度的强化相增强基体显示出杰出的开展前景，其方法是向铜基体内植入稳定的高强度第二相，通过冷变形等加工处理，使第二相以弥散的颗粒状或纤维状分布与基体中，到达机械能和电导功用的最佳功用佳匹配。
    铜基复合资料依据增强相的形态可分为：颗粒（B、C、SiC、B4C、Si3N4、WC、Mo2C、ZrO2、ZrB2、A1203、碳纳米管和石墨）增强铜基复合资料、纤维（C纤维、Ti纤维、B纤维）增强铜基复合资料、晶须（SiC晶须）增强铜基复合资料等。
    石墨/铜基复合资料不只具有铜的杰出的强度、硬度，优秀的导电、导热、耐蚀性，还具有石墨杰出的自光滑性、高熔点、抗熔焊性和耐电弧烧蚀性，现已使用于电触摸资料、冲突资料、导电资料、油轴承和机械零件资料（如：电机用电刷，小型精细自光滑轴承，触摸导线、受电弓、极靴和其它集电器电触摸部件[5]等），特别是作为受电弓滑板资料和电刷资料，有着广泛的使用。提高石墨/铜复合资料的归纳功用一直以来都是科研人员研讨的主要内容。现在，关于石墨/铜复合资料的研讨主要会集在界面问题、添加物及纤维增强等方面。