现代轨道交通摩擦集电材料及相关载流摩擦磨损研究进展

简述了现代轨道交通摩擦集电材料的发展历史,介绍了铜基粉末冶金、浸金属碳、碳纤维等几种摩擦集电材料的性能特点和研究现状,肯定了其应用价值和进一步研究的必要性.同时,对与之相关的载流摩擦磨损研究进行了比较全面的综述,提出了载流摩擦磨损研究过程中存在的问题和可能的发展方向.     

受电弓滑板载流磨损行为及其磨损面微结构研究进展

受电弓滑板是电力机车将电网电流取为己用的滑动电接触部件,滑板/接触线磨损过程涉及非常规工况或极端工况下的摩擦学问题。研究受电弓滑板载流磨损行为及其磨损面微结构的演变规律是提高滑板材料耐磨性能的关键。综述了受电弓滑板材料的载流磨损行为及其磨损面微结构特征的研究现状,重点阐述了在电弧侵蚀作用下滑板材料磨损面微结构的变化及其对应的磨损机制。提出探究磨损面精细结构的演变是掌握摩擦副的磨损机理和调控其磨损行为的关键。     

载流摩擦用铜碳粉末冶金材料概述

铜碳载流摩擦材料运用广泛,随着科技的发展,对其要求越来越高。铜碳载流摩擦材料常用的成形工艺是粉末冶金工艺。铜碳粉末冶金载流摩擦材料是载流摩擦材料的重要研究领域。综述了铜碳粉末冶金载流摩擦材料的成分设计、碳增强体的表面处理及粉末冶金工艺的研究情况。并指出了铜碳载流摩擦材料的发展方向。     

新型高性能电力机车受电弓滑板的研究

通过分析当前电力机车受电弓滑板存在的各种问题,用粉末冶金法研制出一种新型的受电弓滑板.该滑板由铜、碳纤维和石墨等构成.分析了成形压力、烧结温度对滑板性能的影响,对其导电性、摩擦、磨损性能及冲击韧性进行了检测,并与当前正在使用的受电弓滑板进行了对比.结果表明:该新型滑板的最佳制备工艺条件为(含量)铜78%,碳纤维2%,石墨15%,添加剂5%,成形压力为200MPa,烧结温度为880℃.该滑板不仅电阻率低,而且其摩擦、磨损及冲击韧性等性能也优越于当前正在使用的受电弓滑板.与国外浸金属碳滑板Rh82Mb相比,其摩擦系数降低20%,磨损量减少1.3%,冲击韧性提高1.7倍,导电性增强65倍.     

浸金属碳材料的载流摩擦磨损性能研究

以浸金属碳材料和铬青铜为配副,研究浸金属碳材料在载流条件下的摩擦磨损性能.结果表明:电流、速度、载荷是影响浸金属碳材料载流摩擦磨损性能的重要因素.在电流一定的条件下,浸金属碳材料的摩擦系数和磨损率都随速度的增大而增大;随着载荷的增大而减小.在载荷一定条件下,浸金属碳材料的摩擦系数和磨损率都随电流的增大而增大.与无电流条件下相比较,浸金属碳材料在载流条件下的摩擦系数明显减小,而磨损率却显著提高.     

两种炭材料的载流摩擦磨损性能比较

以两种炭材料作为销试样,用铬青铜作为盘试样,在HST-100摩擦磨损实验机上比较了两种炭材料的载流摩擦磨损性能.结果表明:炭/炭复合材料的载流摩擦磨损性能受速率、载荷和电流的影响较小,而浸金属炭材料的载流摩擦磨损性能受速率、载荷和电流的影响较大.炭/炭复合材料的摩擦因数和磨损率显著低于浸金属炭材料,具有更优的载流摩擦磨损性能.     

铜钛硅碳石墨合金材料摩擦磨损性能研究

为研究铜钛硅碳石墨合金材料摩擦磨损性能,通过常规的粉末冶金方法制备了铜钛硅碳石墨材料。对样品硬度等性能的测试,选择出87%Cu的最优配方。再用无流磨损和载流磨损实验测试其摩擦磨损性能,进而通过扫描电镜对磨损表面进行观察,探讨摩擦磨损机理。结果表明,无流磨损过程中,磨损量呈线性增长,磨损的主要形式为梨削;载流磨损过程中,磨损量呈非线性增长,随着行程的增加,磨损率降低,磨损的主要形式有梨削和电弧烧损,磨损率降低可能是杂质Al相弥散强化铜基体所致,其微观机理是一个复杂的各种机理的组合。     

铜基粉末冶金滑块材料组织及性能研究

采用冷压烧结粉末冶金法制备了铜基受电靴滑块材料。测试了材料的力学性能,用SEM、电滑动磨损试验等方法分析了材料的断口形貌和载流摩擦磨损性能,探讨了其磨损机理。结果表明,该材料的拉伸断裂呈脆性断裂,在非载流条件下,试样的磨损量随着试验载荷的增加而增大;载流条件下,电流产生大量的电弧热促进了石墨的润滑作用;加载10A电流情况下,磨损量随滑动速度的增加先减小后增大;加载30A电流情况下,磨损量随滑动速度的加快而增大。摩擦系数在滑动初始阶段迅速升高,在低速、载流情况下,这一现象更为明显。电流的加入使平稳阶段的摩擦系数相对较低。     

载流条件下铜基粉末冶金材料的摩擦磨损行为

载流条件下材料的摩擦学性能对于铁铬弓网系统、电极电刷以及航天航空运用都有重要意义.以铜基粉末冶金材料为对象,在专用的载流摩擦磨损试验机上,系统地研究了载流电流密度、滑动速度与接触压力对摩擦磨损特性的影响规律.结果表明:电流、接触压力与滑动速度对载流摩擦副的摩擦磨损性能存在着强烈的交互作用.电流介入产生的电弧损伤严重,恶化了摩擦副的摩擦磨损性能;一定的接触压力有利于获得比较稳定的载流摩擦表面接触,对于高速、大功率电力机车,一定的接触压力有利于保证良好的载流质量,减少电弧产生.     

新型铜钛硅碳石墨合金材料的摩擦磨损性能

采用冷压烧结粉末冶金法制备铜钛硅碳石墨合金材料,通过摩擦磨损试验机和扫描电子显微镜(SEM)等手段研究了铜钛硅碳石墨合金材料的磨损性能和磨损机制,以及速度和载荷对滑块摩擦磨损性能的影响。结果表明,在速度较大或载荷较小的条件下磨损量随着滑移距离呈现线性增长,在试验参数范围内磨损量整体上随着滑移距离的变化曲线有一定的规律性。微观分析表明,钛硅碳和石墨零星分布在磨损表面极大地提高了铜基材料的耐磨性能。磨损的主要形式,是黏着磨损、磨粒磨损和氧化磨损。