毕业论文课题相关文献综述

1.1序言

随着铁路系统电气化的发展，对受流元件受电弓滑板材料要求越来越高。它安装在受电弓的最上部,直接与接触导线接触,从导线上获得电流为机车供应电力。受流质量决定着机车是否能获得足够的牵引力，并安全可靠地运行,而滑板质量是受流质量的一个关键因素。因而滑板材料必须在工作中具有低的电阻率、低的接触电阻、良好的耐热耐电弧性能、一定的耐磨性能和优越的减磨自润滑性能，也要有足够的硬度和强度[1]。受电弓滑板的发展经历了纯金属滑板、纯碳滑板、粉末冶金滑板和浸金属碳滑板等几个阶段。目前，相比与其他材料，采用新型铜基复合材料能很好满足这些要求，对于高铁和地铁行业意义重大，有着广阔的应用前景，也有很好的理论价值。因此,对新型铜基复合材料的制备及性能研究有着重要的意义。下面介绍几种典型的铜基复合材料。

1.2铜石墨复合材料

铜石墨复合材料不仅含有良好强度、硬度、导电导热性、耐蚀性好等特点的。铜而且还含有良好自润滑性、高熔点、抗熔焊性好和耐电弧烧蚀能力好的石墨,从而使得铜石墨复合材料在摩擦材料、含油轴承、电接触材料、导电材料和机械零件材料领域发挥着重大作用,特别是作为受电弓滑板材料和电刷材料,有着广泛的应用[2]。

1.2.1铜石墨复合材料的介绍

多年的研究认为,影响铜石墨复合材料性能的主要因素是铜与石墨的界面问题。界面是复合材料的重要组成部分,界面的结构与性质决定着复合材料的最终性能,而组分之间的浸润性则是影响界面结构与性质的关键因素。铜与石墨完全不浸润,虽然使用粉末冶金法制备,2种粉末也只是机械互锁结合,其界面强度低,严重影响其性能。基于这点,主要通过2个方面改善铜与石墨的浸润性。第一是基体合金化,即通过加人合金元素的方法改善铜石墨的浸润性;第二是石墨的表面处理,其方法是在石墨颗粒或纤维表面进行化学镀铜或其他表面处理,改善石墨与铜的结合强度,并改善石墨与铜的分散度,从而进一步提高其综合性能。此外,适量的添加物也能改善材料的物理、摩擦学和力学性

能等。目前主要添加物为金属元素、碳化物及其他。

　罗骥等[3]以弥散强化铜为基体，镀铜石墨为润滑组元，采用真空加压烧结方法成功制备了新型石墨/铜受电弓滑板材料。研究了烧结温度对材料致密度的影响；对比分析了不同类型铜基体对石墨/铜复合材料性能的影响；考察了石墨质量分数为6%、8%、10%和12%时，石墨/弥散强化铜复合材料(Graphie/ODS-Cu）的导电性、冲击韧性及摩擦系数。结果表明：烧结温度对材料致密度影响较大，石墨/弥散强化铜复合材料在加压烧结温度达到950℃后全致密；采用弥散强化铜为基体，提高了滑板的力学性能，当石墨含量为10%时，其导电性能下降不明显，但是冲击韧性远远高于采用普通铜粉为基体的样品；石墨含量对滑板的性能影响较大，样品的导电性和冲击韧性随着石墨含量的增加而急剧下降，在石墨含量增加到10%时，其电阻率和冲击韧性分别为0.65μΩm和6.8Jcm-2；摩擦系数随着石墨含量的增加而降低，在石墨含量为10%时，其摩擦系数为0.231。

1.2.2铜石墨复合材料界面结合的改善

首先通过基体合金化来改善浸润性。复合材料中添加适当的合金元素,可以通过改变界面张力影响铜和石墨的浸润性,从而提高界面结合强度。经研究发现,表面活性元素有降低液态金属表面张力和液一固界面能的作用。同时,活性元素都有在界面富集的特征,并有时会对界面反应有所影响或直接参与界面反应,进而影响浸润过程。金属Cr是一种表面活性元素,能明显改善铜和石墨的浸润性。随着Cr含量的升高,该复合材料电阻率降低，耐磨损性提高。其次Ti等其它元素也能明显改善铜石墨的浸润性。