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《樹脂型受電弓滑板材料的制備與磨損特性及抗磨機(jī)理研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、博}：學(xué)位論文摘要作為電力機(jī)車供電系統(tǒng)從接觸網(wǎng)獲取電能的關(guān)鍵部件，受電弓滑板材料的研究是當(dāng)前弓網(wǎng)耦合系統(tǒng)研究的熱點(diǎn)之一。目前國(guó)內(nèi)外高速電氣化線路上主要使用雙潤(rùn)滑銅基粉末冶金滑板、鋁包覆純炭質(zhì)滑板和鋁包覆浸金屬炭滑板，但在機(jī)車運(yùn)行時(shí)上述滑板均存在不同程度的缺陷，且國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究者對(duì)滑板／銅高速載流磨損性能及其起弧、滅弧機(jī)理仍缺乏深入研究。為了克服現(xiàn)有滑板因自身材質(zhì)的缺陷難以協(xié)調(diào)弓網(wǎng)耦合系統(tǒng)載流磨損過大等問題，進(jìn)一步降低滑板的載流磨損率。本文基于樹脂型功能材料的結(jié)構(gòu)和性能具有良好可控性及其成型工藝相對(duì)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，開展了對(duì)樹脂型滑板材料的制備、磨損性
2、能及抗磨機(jī)理研究。(1)對(duì)樹脂熱壓型滑板配方和制備工藝進(jìn)行了研究。以熱固性樹脂作粘結(jié)劑，提出了采用三次壓制．固化法制備樹脂熱壓型滑板試樣。研究了粘結(jié)劑種類及含量、石墨種類及含量、成型工藝等因素對(duì)樹脂熱壓型滑板材料結(jié)構(gòu)和性能的影響。研究表明，采用以聚雙馬來酰亞胺樹脂(PBMI)／腰果殼油改性酚醛樹脂(YM)作粘結(jié)劑，經(jīng)過氧化處理的P鱗片石墨作潤(rùn)滑相制得的樹脂熱壓型滑板試樣具有良好的抗磨損性能，當(dāng)改性粘結(jié)劑含量為10．5mass％、P鱗片石墨含量為10mass％時(shí)制得的樹脂熱壓型滑板試樣綜合性能最佳。(2)模擬滑板／導(dǎo)線的工況條件，系統(tǒng)地研究了樹脂
3、熱壓型滑板／銅的常溫變速磨損性能、熱態(tài)磨損性能和載流磨損性能。研究表明，電流是影響樹脂熱壓型滑板磨損率的最主要因素，其磨損率隨載流密度的增加而增大。樹脂熱壓型滑板試樣的常溫變速磨損率和環(huán)境溫度為200℃時(shí)的熱態(tài)磨損率均與Siemens炭滑板的磨損率基本相當(dāng)；環(huán)境溫度為350℃時(shí)的樹脂熱壓型滑板試樣的熱態(tài)磨損率、載流條件下的載流磨損率均大于Siemens炭滑板的磨損率。(3)對(duì)樹脂焙燒型滑板配方和制備工藝進(jìn)行了研究。提出了采用鍍鋅石墨粉作滅弧介質(zhì)和潤(rùn)滑劑，添加改性樹脂作粘結(jié)劑，利用共混熱壓．炭化法制備樹脂焙燒型滑板試樣。研究了焙燒工藝制度、粘結(jié)劑
4、種類及含量、鍍鋅石墨粉含量等因素對(duì)樹脂焙燒型滑板材料結(jié)構(gòu)和性能的影響。研究表明，在135～425℃升溫速率為20℃／h、425～630℃升溫速率為15℃／h、630℃保溫4h的條件下，當(dāng)PBMI／YM樹脂含量為3～5mass％、鍍鋅石墨粉含量為28mass％時(shí)制得的樹脂焙燒型滑板的抗磨損性能和導(dǎo)電性能最優(yōu)。鍍鋅石墨粉的加入明顯改善了石墨和金屬銅的界面結(jié)合狀態(tài)，降低了滑板的載流磨損率，當(dāng)載流密度為285A／cm2、滑行速度為41．7m／s時(shí)，鍍鋅石墨．銅焙燒型滑板磨損率比未鍍鋅石墨．銅焙燒型滑板降低了約3．2倍。Il樹脂型受電弓滑板材料的制備‘j
5、磨損特性及抗磨機(jī)理研究(4)模擬滑板／導(dǎo)線的工況條件，系統(tǒng)地研究了樹脂焙燒型滑板／銅的載流磨損性能。研究表明，樹脂焙燒型滑板的載流磨損率隨載流密度和滑行速度的增加而增大。在未受流條件下，新型樹脂焙燒型滑板的磨損率與Siemens炭滑板、Toyo浸金屬炭滑板和株洲新方圓電碳有限公司某炭滑板(簡(jiǎn)稱為國(guó)產(chǎn)某型號(hào)炭滑板)的磨損率基本相當(dāng)；在載流密度為285A／cm2、滑行速度為41．7m／s條件下，新型樹脂焙燒型滑板的磨損率為1．51x10"5toni3／(N·m)，是國(guó)產(chǎn)某型號(hào)炭滑板磨損率的91．7％，是Siemens炭滑板、Toy0浸金屬炭滑板磨損
6、率的1．53倍和1．42倍。(5)研究了樹脂型滑板／銅的磨損特性及機(jī)理。研究表明，在未受流條件下，樹脂熱壓型滑板／銅的磨損機(jī)理主要是低應(yīng)力連續(xù)磨粒磨損和輕微的粘著磨損；隨著環(huán)境溫度的升高，其熱態(tài)磨損機(jī)理發(fā)生由粘著磨損向伴隨有輕微剝層磨損的熱磨損轉(zhuǎn)變。在載流條件下，樹脂熱壓型滑板／銅的磨損機(jī)理主要是電弧侵蝕磨損、氧化磨損和粘著磨損的交互作用；而樹脂焙燒型滑板／銅的磨損機(jī)理主要是電弧侵蝕磨損和氧化磨損的綜合作用。(6)研究了在接觸．分離條件下樹脂型滑板／銅的電弧侵蝕過程及作用模型。研究表明，樹脂熱壓型滑板依次經(jīng)歷了接觸．分離起??；燃弧時(shí)的聚合物熱分
7、解、炭質(zhì)材料氧化和金屬熱熔融的相變；高溫階段的樹脂炭化、液態(tài)金屬流動(dòng)及金屬氧化物高溫分解；恢復(fù)接觸熄弧時(shí)的熔融金屬冷凝及氧化物脫落等循環(huán)過程。樹脂焙燒型滑板則依次經(jīng)歷了接觸．分離起弧；軟金屬受熱軟化；炭質(zhì)材料氧化、金屬熱熔融和氣化的相變；金屬冷凝及材料轉(zhuǎn)移等循環(huán)過程。(7)探討了滅弧介質(zhì)的抗電弧侵蝕機(jī)理。分別研究了硅油浸漬劑對(duì)樹脂熱壓型滑板／銅載流磨損性能和抗電弧侵蝕磨損性能的影響，軟金屬滅弧介質(zhì)對(duì)樹脂焙燒型滑板／銅載流磨損率和動(dòng)態(tài)載流穩(wěn)定性的影響。研究表明，在樹脂熱壓型滑板中的硅油浸漬劑減緩了接觸區(qū)接觸電阻的波動(dòng)，降低了接觸點(diǎn)的瞬時(shí)高溫和滑板
8、的載流磨損率；樹脂焙燒型滑板中的鍍鋅石墨、金屬錫促進(jìn)了滑板中的金屬相間的界面冶金結(jié)合。在電弧侵蝕過程中，具有較高電離能的金屬鋅吸熱蒸發(fā)，降低了電弧中的
