[發明專利]新型高速列車受電弓滑塊材料

有效

• 申請號: 201210065849.8
• 申請日: 2012-03-14
• 公開（公告）號: CN102618771A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 何國求;劉曉山;趙小根;劉斌;張玉剛;袁永立
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C22C32/00
• 分類號: C22C32/00;C22C9/00;C22C1/03;H01H1/025;H01R41/00;B60L5/00
• 代理公司: 上海天協和誠知識產權代理事務所 31216
• 代理人: 葉鳳

技術領域

本發明涉及新材料的開發與應用，屬于金屬功能材料技術領域。

背景技術

高速鐵路是我國重點發展的一種新型有軌交通系統，該系統為電力驅使系統，最高時速可達350km/h以上,具有運輸能力大、速度快、安全性能好、能源消耗低、污染輕等優點，有不可取代的優越性。高速列車的發展對其關鍵部件—受電弓滑塊，提出了較高的性能要求，如高導電、高耐磨、耐沖擊。目前關于這種部件的制備、結構和性能尚缺乏系統深入的研究，現有的滑塊材料在實際使用中都存在諸多問題，目前我國實際應用的滑塊材料大多采用進口產品。

經對現有技術的檢索發現，中國發明專利（CN200810136998）公開了一種高強度、高導電、高導熱、耐氧化、抗熔焊、耐電弧燒損和電壽命長的并且具有自潤滑能力的Cu/Ti₃SiC₂電接觸材料及其制備工藝。Cu/?Ti₃SiC₂電接觸材料是由純銅粉或銅合金粉與重量百分比為0.01～80.0％的Ti₃SiC₂粉末，通過粉末冶金工藝方法制備的。但是這種材料在高速高溫下，Ti₃SiC₂容易分解成硬質雜質TiC以及Ti₃SiC₂高溫聚集體，都會對磨損性能有極大影響。其余現有技術公開的滑塊材料雖都具有一定耐磨性能和導電性能的銅基粉末冶金材料，但是成分工藝比較傳統，很難在性能上有較大突破。

發明內容

本發明目的在于克服現有技術的不足，提供一種新型高速列車受電弓滑塊材料，應用于高速列車導電系統上時，可適應高溫、高速、重載、大沖擊、潤滑不良等惡劣環境，滿足高速列車滑塊的各項性能指標。

本發明是通過以下技術方案實現的，該合金材料的成份組成為銅（Cu）、鈦硅碳（Ti₃SiC₂）、石墨（C），各元素其質量百分含量如下：

Ti₃SiC_2???????????7~13%，?????

C????????????2.9-3.1%，?????

Cu?????????????余量。???

優選，所述鈦硅碳（Ti₃SiC₂）其占混合后本發明銅基粉末冶金材料質量百分含量為10%。

優選，所述石墨（C）確定其占混合后本發明銅基粉末冶金材料質量百分含量為3%，即3%石墨含量為本發明銅基粉末冶金材料最佳石墨含量。

各元素組分的粉末顆粒大小范圍的選擇不是本發明對現有技術貢獻，根據現有常規理論，粉末越細，壓坯密度越大，燒結后，孔洞小，組織更致密，性能更佳，但是粉末越細，所需的壓制力也越大。粉末顆粒范圍選在常規的200目到600目之間都可適用。

所述銅為等軸晶系，銅型立方晶體結構排列，具有良好的耐磨損、延展性、導熱和導電性，是目前應用最廣的導電集電材料。

所述石墨為六方層狀結構，具有良好的導電、導熱、抗腐蝕、耐輻射、耐高低溫等特性，但質脆，強度低。廣泛應用于導電材料領域，因為其既保留了優秀的電導、熱導性能，又具有固體潤滑劑性能和抗熔焊作用。

所述鈦硅碳（Ti₃SiC₂）是一種新型三元層狀陶瓷材料，兼有金屬和陶瓷性能。高屈服強度，高熔點，高熱穩定性和高溫強度以及良好的抗氧化、抗熱震性能和耐腐蝕性能，同時又具有高熱導率和電導率，機械加工性能好，良好的高溫塑性，比石墨更低的摩擦系數和更好的自潤滑性能。

本發明采用傳統的粉末冶金工藝方法制備：按照上述技術方案合金成份配比進行壓制燒結工藝，生產出的銅鈦硅碳石墨粉末冶金材料能夠滿足高速列車受電弓滑塊性能要求，本發明材料性能特點如下：