高速列车摩擦接地装置材料的制备及其载流摩擦磨损性能的研究

发布时间：2017-09-01 11:11

  本文关键词：高速列车摩擦接地装置材料的制备及其载流摩擦磨损性能的研究

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【摘要】：本文通过粉末冶金制备了石墨/铜复合材料，研究了锡含量对复合材料机械性能的影响，模拟火车电刷和车轴的服役条件，在HST-100试验机上进行载流摩擦磨损试验。使用单因素试验研究了电流、速度对复合材料摩擦特性和载流性能的影响。利用扫描电子显微镜（SEM）、三维形貌仪、能谱仪(EDS)对摩擦后试样的表面进行观察，研究了不同试验因素对磨损机制的影响。 试验结果表明：由于固溶强化的作用，随着锡含量的增加，复合材料的硬度得到提高，但晶格畸变导致晶体中电子的散射降低了复合材料的导电率，同时锡含量的增加降低了复合材料的密度。 随着电流的增大，复合材料的表面软化，微凸体之间的作用力减小，摩擦系数减小；同时表面的软化容易引起摩擦过程中的粘着，载流效率减小，起弧率增加，造成电弧烧蚀，磨损率随之增大。锡含量越高，由于电阻比较大，在同电流条件下，复合材料产热更多，比较容易软化，所以锡含量越高摩擦系数越小；在电流较小时，锡含量越高磨损率越小，当电流超过60A后，粘着加剧，烧蚀严重，磨损率迅速增大，氋锡材料不适合大电流的载流摩擦。 随着速度的增大，摩擦系数和磨损率都增大。速度的增大使得在摩擦过程中销盘之间的接触状态恶化，载流效率减小，起弧严重，表面变得粗糙，摩擦系数逐渐变大；电弧烧蚀比机械磨损要严重，所以随着速度的增大，复合材料的磨损率增大。当速度较小时，锡含量越高，更易在摩擦表面形成氧化膜，所以摩擦系数和磨损率较小，当速度超过20m/s时，产生粘着，引起电弧烧蚀，，磨损率增大，氋锡材料不适合高速载流摩擦。 电滑动摩擦中，随着电流和速度的增大，磨损机制由机械磨损逐渐变为磨损比较严重的电气磨损。
【关键词】：复合材料 锡 载流摩擦磨损 动态电流 磨损机制
【学位授予单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TF124;TH117
【目录】：

• 摘要2-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 绪论8-19
• 1.1 引言8-9
• 1.2 粉末冶金材料9-14
• 1.2.1 粉末冶金材料的分类9-12
• 1.2.2 石墨/铜复合材料的改进12-13
• 1.2.3 石墨/铜复合材料的制备13-14
• 1.3 复合材料摩擦磨损性能研究现状14-17
• 1.3.1 载流摩擦学性能的特点14-15
• 1.3.2 国内对载流摩擦学的研究现状15-16
• 1.3.3 国外对载流摩擦学的研究现状16-17
• 1.4 本课题提出的意义及主要研究内容17-19
• 第2章 复合材料的制备及研究方法19-31
• 2.1 复合材料的制备19-23
• 2.1.1 材料的选择19-20
• 2.1.2 复合材料的制备20-23
• 2.2 复合材料物理性能的测定23-25
• 2.2.1 密度的测试方法23-24
• 2.2.2 硬度的测试方法24-25
• 2.2.3 导电率的测试方法25
• 2.3 石墨/铜复合材料的载流摩擦磨损试验25-30
• 2.3.1 试验设备25-27
• 2.3.2 试验参数和材料的选择27-28
• 2.3.3 试验方法28-30
• 2.4 载流摩擦试验后试样表面的微观分析30-31
• 第3章 物理性能和载流摩擦磨损性能的研究31-44
• 3.1 铜基石墨复合材料的物理性能分析31-35
• 3.1.1 复合材料的显微组织和物理性能31-32
• 3.1.2 锡含量对复合材料密度的影响32-33
• 3.1.3 锡含量对复合材料导电率的影响33-34
• 3.1.4 锡含量对复合材料硬度的影响34-35
• 3.2 复合材料载流摩擦磨损性能的研究35-38
• 3.2.1 不同电流条件下锡含量对复合材料摩擦磨损性能的影响35-37
• 3.2.2 不同速度条件下锡含量对复合材料摩擦磨损性能的影响37-38
• 3.3 复合材料动态电流的研究38-42
• 3.3.1 电流对载流效率和起弧率的影响38-41
• 3.3.2 速度对载流效率和起弧率的影响41-42
• 3.4 小结42-44
• 第4章 载流摩擦磨损机制的研究44-51
• 4.1 机械磨损44-46
• 4.1.1 粘着磨损44-45
• 4.1.2 塑性变形45-46
• 4.2 电气磨损46-47
• 4.3 电流对磨损机制的影响47-48
• 4.4 速度对磨损机制的影响48-49
• 4.5 锡含量对磨损机制的影响49-50
• 4.6 小结50-51
• 第5章 结论51-53
• 5.1 结论51-52
• 5.2 进一步研究展望52-53
• 参考文献53-57
• 致谢57-58
• 攻读硕士学位期间的研究成果58

【参考文献】

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本文编号：771737