受電弓滑板用三維網(wǎng)狀銅一碳復(fù)合材料的研究

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1、受電弓滑板用三維網(wǎng)狀銅一碳復(fù)合材料的研究第33卷第5期2011年5月鐵道JOURNALOFTHECHINARAILWAYSOCIETYVo1.33NO.5Mav2O11文章編號:lOOl一8360(2011)05—0043—05受電弓滑板用三維網(wǎng)狀銅一碳復(fù)合材料的研究韋強,徐立新,王彥平(1.浙江師范大學(xué)工學(xué)院,浙江金華321004;2.蘭州交通大學(xué)機電工程學(xué)院,甘肅蘭州730070)摘要:利用碳纖維布和銅粉,鈦粉,石墨粉等為原料,采用熱壓成型,燒結(jié)等工藝制備三維網(wǎng)狀銅一碳復(fù)合受電弓滑板.研究受電弓滑板的物理力學(xué)性能,利用掃描電鏡(SEM)對復(fù)合材料的內(nèi)

2、部結(jié)構(gòu)進行觀察,并與當(dāng)前正在使用的受電弓滑板的性能進行對比.結(jié)果表明:銅和碳纖維在空間互成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4O的復(fù)合材料具有較小的電阻率和較好的力學(xué)性能.關(guān)鍵詞:電力機車;受電弓;滑板;碳纖維布;復(fù)合材料中圖分類號:TB332;U264.3文獻標(biāo)志碼:Adoi:10.3969/j.issn.1001—8360.2011.05.008StudyonThree._dimensionalNetworkCu._CCompositePantographSlidePlatesWEIQiang,XULi—xin,WANGYan—ping.(1_College

3、ofEngineering,ZhejiangNormalUniversity,Jinhua321004,China;2.SchoolofMechatronicsEngineering,LanzhouJiaotongUniversity,Lanzhou730070,China)Abstract:Thethree—dimensionalnetworkcopper—carboncompositepantographwasobtainedbyhotpressingandsinteringwithcarbonfiber,copperpowderandtitaniu

4、mpowder,andgraphitepowderasrawmaterials.Thephysicalandmechanicalpropertiesofthepantographwerediscussed.Themicrostructureofcompositema—terialswasobservedwiththescanningelectronmicroscopy(SEM)andcomparedwiththeperformanceofthecurrentlyusedpantographs.Theresultsshowthatthecopperandc

5、arbonfibermaterialsformathree—dimen—sionalnetworkstructureinspace,andthecompositematerialconsistingof40copperhasalowresistivityandgoodmechanicalproperties.Keywords:electriclocomotive;pantograph;slide;carbonfiber;composites受電弓滑板是電力機車的關(guān)鍵部件,其特定的工作狀態(tài)要求其在與導(dǎo)線作高速接觸摩擦運動中向機車傳輸大電流,因此要求滑板材料

6、具有優(yōu)良的導(dǎo)電性,耐磨性,較高的機械強度和較低的摩擦系數(shù)等_1].我國電氣化鐵路建設(shè)規(guī)模的擴大及機車運行速度的提高對電力機車受電弓滑板提出了更高要求,而目前國內(nèi)在役電力機車受電弓的銅基粉末冶金滑板,純碳滑板,浸金屬碳滑板均存在一些問題.銅基粉末冶金滑板以銅合金粉為主要原材料,其優(yōu)點是硬度高,耐磨性好,強度和導(dǎo)電性能較好;缺點是其對接觸網(wǎng)導(dǎo)線磨耗嚴(yán)重,造成導(dǎo)線使用壽命縮短,成本增加.純碳滑板可在接觸網(wǎng)導(dǎo)線上形成一層碳膜,從而有效地保護接觸網(wǎng)導(dǎo)收稿日期:2O1O一08—09:修回日期:2011-03—04基金項目:浙江省科技廳重點攻關(guān)項目(2007C2117

7、1)作者簡介:韋強(1963一),男,浙江東陽人,副教授.E-mail:jhwq@zjnu.cn線,且在使用過程中對無線電信號干擾很小;缺點是其強度較低,性脆易折斷,使用壽命低,易引發(fā)弓網(wǎng)事故_2].目前,在國內(nèi)運用的設(shè)計速度大于300km/h的動車均使用進口的純碳滑板.浸金屬碳滑板是將普通碳滑板在高溫高壓下浸漬液態(tài)金屬而成.這使液態(tài)金屬滲入到碳材料的孔隙中,在碳基體中形成細密的金屬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),從而減小接觸電阻,提高滑板強度,并使碳基體增強潤滑性,延長接觸網(wǎng)導(dǎo)線的使用壽命.然而,其生產(chǎn)工藝復(fù)雜,燒結(jié)后的碳材料中經(jīng)常出現(xiàn)洞孔分布不均勻的現(xiàn)象,使得金屬液無法均

8、勻地浸入洞孔,造成其產(chǎn)品質(zhì)量,技術(shù)指標(biāo)表里不一_5].其運用記錄表明,機車行駛7