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高性能电力机车受电弓滑板的研究
| 论文题名： | 高性能电力机车受电弓滑板的研究 |
| 关键词： | 电力机车;碳纤维;冲击韧性;受电弓滑板;复合材料 |
| 摘要： | 受电弓滑板是电力机车十分重要的集电元件，当前常用的滑板按照材质的不同，可分为粉末冶金滑板、碳滑板和浸金属碳滑板三种类型。随着我国电力机车高速化的不断发展，对滑板材料的要求不断地提高，现有的滑板已不能满足电力机车对滑板的要求。目前滑板材料主要存在以下缺点：粉末冶金滑板自润滑效果差，对铜导线磨损严重；碳滑板导电性能较差，且力学性能太低，易发生滑板折断的事故；浸金属碳滑板抗冲击性差，而且对铜导线磨损比较严重。本文针对当前滑板存在的种种缺点，研制出一种新型复合材料滑板。 该滑板主要由铜、碳纤维、石墨和少量添加剂等复合而成，为了解决铜与石墨、碳纤维之间润湿性差的问题，本文采取对石墨、碳纤维表面镀铜的方式来增强石墨、碳纤维与铜的界面结合力，从而提高复合材料的综合性能。 通过对几种石墨粉镀铜方法的研究，首次提出了以硫酸铜为主盐，锌为还原剂，用较廉价的AgNO3代替价格昂贵的PbCl2做活化剂的石墨粉化学镀铜新工艺。这种工艺不仅操作简单，成本低廉，而且镀铜迅速。 对碳纤维进行了化学镀铜和电镀铜试验，总结出以焦磷酸钾和焦磷酸铜为主盐，以OP-21为分散剂的碳纤维电镀铜新工艺。该工艺镀层均匀，镀铜颜色鲜红，并且镀铜与碳纤维结合紧密，解决了碳纤维束镀铜的“黑心”问题。 对碳纤维－铜复合材料和镀铜碳纤维－铜复合材料结合强度的抗弯试验表明，后者的抗弯强度提高了约11％，可见对碳纤维镀铜能大大提高碳铜复合材料的界面结合强度。 本文研制的新型滑板材料组成为：石墨含量15wt％，碳纤维含量1.5wt％，铅含量3wt％，添加剂含量0.02～0.04％，余者为铜。新型滑板的制备工艺为：成型压力200MPa，烧结温度为850℃，保温时间为6h。 本文研制的新型滑板的性能检测结果表明，该滑板具有良好的导电性能，较低的摩擦系数，较高的耐磨损性能。比国产C26碳滑板的导电率提高87倍，冲击韧性提高9.6倍，摩擦系数优化63.6％；比国产C26p浸金属碳滑板的导电率提高27倍，冲击韧性提高4.6倍，摩擦系数降低33.3％；比国产JM-1型碳纤维滑板的导电性提高30倍；比德国Rh82Mb滑板的导电性提高65倍，冲击韧性提高2.7倍，摩擦系数降低20％；比日本MC滑板的导电性提高44倍，冲击韧性提高3倍，摩擦系数降低62.5％。 滑板的放大试验结果表明，采用本文研究出的工艺，可以制造出工业规格的、性质优良的电力机车受电弓滑板材料。 |
| 作者： | 杨连威 |
| 专业： | 有色金属冶金 |
| 导师： | 姚广春;刘宜汉 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 东北大学 |
| 学位年度： | 2005 |
| 正文语种： | 中文 |
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