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滑板材料载流摩擦磨损中电弧侵蚀特性研究
| 论文题名： | 滑板材料载流摩擦磨损中电弧侵蚀特性研究 |
| 关键词： | 滑板材料;侵蚀特性;电弧侵蚀;粉末冶金;载流摩擦学;侵蚀机理;载流质量;受电弓滑板 |
| 摘要： | 本文以铜基粉末冶金、浸金属碳滑板材料和C/C复合材料为研究对象，模拟电力机车接触网中受电弓滑板和导线的服役条件，在HST-100摩擦磨损试验机上进行了载流摩擦学特性研究。使用正交试验方法研究了载流条件下电弧能量、载流质量分别对三种材料摩擦学特性的影响，并探讨了外在因素（速度、电流、载荷等）的影响程度。利用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）和X衍射仪（XRD）对销试样摩擦表面及其垂直切面形貌进行了观察，探讨了不同条件下滑板材料载流摩擦磨损中的电弧侵蚀机理。 正交试验表明，因摩擦副接触不良而产生的电弧其能量大小与材料的磨损率间存在着幂函数关系，运用最小二乘法得出电弧能量与磨损率间的回归方程；电流、速度、载荷是影响滑板材料电弧侵蚀性能的重要因素，其中速度的影响最为严重；载流质量影响因素中，速度的影响程度最大，其次是载荷，电流影响程度相对较小。 载流摩擦磨损过程中，滑板材料在电弧侵蚀后表面物相组成各不相同。在电弧能量较低（10J）时，粉末冶金、浸金属碳滑板材料的表面分别由CuZn、Fe的氧化物和基体C及浸渗金属Pb、Cu、Sb等物相组成；在较高电弧能量（100J）下，粉末冶金、浸金属碳滑板材料的表面分别由CuZn、Cu的氧化物和基体C、浸渗金属及其氧化物等组成；C/C复合材料在电弧侵蚀下，沉积碳及碳纤维表面被气化，并在摩擦表面形成碳润滑膜；随着电弧能量的增加，碳膜在接触表面中的比例减少。实验过程中，电弧能量与摩擦系数出现波峰和波谷的几个位置所处的时间段相似，表现出了一定的相关性。 对三种材料在电弧能量作用下的电弧侵蚀机理研究表明：粉末冶金滑板材料的电弧侵蚀机理主要是材料转移和熔融喷溅；浸金属碳滑板材料主要为材料转移、熔融喷溅和蒸发侵蚀；C/C复合材料在电弧侵蚀作用下其机理主要表现为蒸发侵蚀和材料转移。 试验条件下对比三种材料，粉末冶金滑板材料的载流质量较佳，但其耐电弧性能较差且对导线的磨损严重，浸金属碳滑板材料相应性能介于粉末冶金滑板材料和C/C复合材料之间，C/C复合材料表现出优异的耐磨性和抗电弧性能，是高速化铁路滑板材料的选择之一。 |
| 作者： | 胡道春 |
| 专业： | 材料加工工程 |
| 导师： | 孙乐民 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 河南科技大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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