石墨烯增强铜钨合金触头耐磨损性能的分子模拟
Proceedings of the CSEE（2023）
摘要
石墨烯(graphene,Gr)因其优异的性能而被广泛作为金属基材料增强相,但目前石墨烯对铜钨合金(CuW)耐磨损性能的微观作用机制仍不清晰.该文基于分子动力学模拟方法,针对CuW"假合金"的特点,应用粒子群算法建立CuW80和掺杂不同质量分数石墨烯的CuW80Gr复合模型.基于该模型在 LAMMPS 下计算温度 300～3000K 范围内的弹性模量,通过纳米压痕模拟计算模型的硬度,从微观位错动态演变过程分析石墨烯对CuW80Gr复合模型耐机械磨损性能的增强机制.结果表明:CuW80Gr 模型的弹性模量与硬度均比CuW80高,且均表现出随着石墨烯质量分数增大而降低的趋势,石墨烯的引入有助于解决断路器在开断关合过程中由于高温引起的机械性能下降问题,石墨烯对CuW复合材料的增强机制为屏障作用与位错强化.研究结果可为铜钨合金复合材料的掺杂优化设计、遴选与性能调控提供理论指导和技术支撑.
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