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不同炭质受电弓滑板材料的载流磨损及抗磨抑弧机理研究
| 论文题名： | 不同炭质受电弓滑板材料的载流磨损及抗磨抑弧机理研究 |
| 关键词： | 弓网匹配;微结构;载流磨损;受电弓滑板材料;抗磨抑弧机理;电力机车 |
| 摘要： | 受电弓滑板与弓网导线在高速、载流条件下构成一对特殊的摩擦副，其磨损行为是多因素耦合作用下的摩擦学问题。现有对载流磨损机理的推测基本依赖于传统的对磨损面、磨屑的形貌表征，鲜有利用多尺度微结构特征来解释载流磨损机理，且目前相关研究者对电弧的起因及抑弧机理缺乏深入的研究。为克服现有滑板材料因自身缺陷而不能满足电力机车高速化、重载化对弓网关系提出的更高要求，本文基于对现役进口纯炭滑板载流摩擦磨损面及磨屑的精细表征分析，深入研究电侵蚀磨损机制，探索炭质材料电弧侵蚀模型及抑弧措施，并在此基础上，开发研制了一种新型Cf/Cu-C受电弓滑板材料。主要研究结论如下: (1)炭滑板/铜在纯机械条件下的磨损以磨粒磨损和剥层磨损为主，并伴随有轻微的粘着磨损和疲劳磨损。载流条件下温升对炭材料的磨损的影响表现为石墨化过程和氧化磨损过程的综合作用，载流条件下的磨损机理主要为电侵蚀磨损和氧化磨损，同时纯机械条件的各种磨损机制也有所加强。 (2)炭滑板磨损表面炭材料在电弧侵蚀作用下发生气化升华现象，并在随后的磨损过程中，又从摩擦副间环境中掉落并附着在摩擦副材料表面。炭滑板的电弧侵蚀机理主要是氧化和烧蚀。抑弧油通过气化蒸发和分解作用，形成气体抑弧微区，破坏了电弧持续的能量平衡和离子平衡，从而使电弧侵蚀作用减弱。 (3)自制新型Cf/Cu-C滑板材料各界面间结合良好，其密度为1.73g/cm3，体电阻率为10.16μΩ·m，低于现役进口炭滑板和国产某型号炭滑板;抗压强度及抗折强度分别为289Mpa、123Mpa，较纯炭质滑板、铜基粉末冶金滑板具有更优的机械强度。在载流摩擦磨损过程中，Cf/Cu-C滑板材料的载流稳定性高于纯炭质滑板材料，其磨损率介于国产某型号炭滑板和现役进口炭滑板之间。Cf/Cu-C滑板/铜在载流条件下的磨损机理主要是电侵蚀磨损、氧化磨损和磨粒磨损。 |
| 作者： | 熊贤至 |
| 专业： | 材料学 |
| 导师： | 涂川俊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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