碳基复合材料滑板成分及工艺研究

论文摘要

电力机车通过受电弓滑板从弓网接收电流获得动力，滑板质量的优劣对机车的运行有非常重要的影响。本课题在分析受电弓滑板的工况条件和受电弓滑板-接触导线摩擦机理的基础上，参照德国滑板进行碳基复合材料滑板试样的试制研究。根据测定的自制滑板试样体积密度、肖氏硬度、电阻率和抗压强度等性能，研究石油焦粒度组成、煤沥青含量等成分因素和成型工艺、焙烧工艺等工艺因素对试样机械性能和导电性的影响规律。并利用XRD、SEM、EDS等手段对德国滑板和自制试样进行微观结构及成分分析。试验结果表明：石油焦粗粉、中间粉和细粉比例为2∶2∶11时、粘结剂沥青含量为25％时制备的滑板试样综合性能较好。粗粉、中间粉比例的增加能够提高材料的机械性能，而使电阻率降低，但当其所占比例过高时由于使材料的孔隙增加而使材料的综合性能降低，煤沥青含量低于25％时材料的电阻率随粘结剂含量的增加而降低，而肖氏硬度、抗压强度等性能则随之提高，在25％时试样综合性能较好，当进一步提高粘结剂含量时，电阻率随含量的增加而增加，抗压强度等性能则有所降低。在冷压工艺试验条件下，相同成分配比试样在成型压力为25t、焙烧温度为1000℃时综合性能较好。成型压力的大小对试样的机械性能及导电性有较大影响，随成型压力的增加试样性能有所提高，采用热压工艺和适当提高焙烧温度可有效提高滑板试样的各项性能。热压工艺制备的试样，经1000℃焙烧后，电阻率、肖氏硬度等性能已接近德国滑板，微观组织结构与德国滑板也差别不大，但在致密程度上仍有一定差距，而抗压强度差距较大。为进一步提高滑板试样的性能还应对试样进行多次致密化处理，以制备出性能指标与德国滑板相当的国产碳基复合材料滑板。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 绪论
• 一、课题背景及意义
• 二、滑板简介
• 三、国内外发展状况
• 四、试验内容和预期成果
• 第一章 试验材料及方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 试验方法
• 1.2.1 配料及混料
• 1.2.2 成型工艺
• 1.2.3 焙烧工艺
• 1.3 性能测定
• 1.3.1 体积密度测定
• 1.3.2 肖氏硬度测定
• 1.3.3 电阻率测定
• 1.3.4 抗压强度测定
• 1.4 显微分析
• 本章小结
• 第二章 试验结果
• 2.1 冷压工艺试验及结果
• 2.1.1 石油焦粒度组成试验
• 2.1.2 沥青含量试验
• 2.1.3 成型工艺试验
• 2.1.4 焙烧工艺试验
• 2.1.5 添加金属增强相试验
• 2.2 热压工艺试验及结果
• 2.3 显微组织及成分分析
• 2.3.1 XRD分析
• 2.3.2 SEM及EDS分析
• 本章小结
• 第三章 讨论
• 3.1 成分配比对试样性能的影响
• 3.1.1 石油焦粒度组成
• 3.1.2 沥青含量
• 3.2 制备工艺对试样性能的影响
• 3.2.1 成型工艺
• 3.2.2 焙烧工艺
• 3.3 与德国滑板对比分析
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢