[實用新型]碳纖維復(fù)合金屬材料針刺預(yù)制體

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201721270815.7
• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN207388885U
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 繆云良
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇天鳥高新技術(shù)有限責(zé)任公司
• 主分類號: B60L5/20
• 分類號: B60L5/20
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 陳鵬

本實用新型涉及一種碳纖維復(fù)合金屬材料針刺預(yù)制體，該預(yù)制體是由金屬材料層、碳纖維平面織物、碳纖維薄氈逐層鋪放形成結(jié)構(gòu)單元層，金屬材料為導(dǎo)電性能優(yōu)良的金屬網(wǎng)、金屬絲及金屬粉，結(jié)構(gòu)單元層疊置并通過多次、多角度針刺等步驟制備形成層間含金屬絲和碳纖維連接的準三維結(jié)構(gòu)預(yù)制體，即碳纖維復(fù)合金屬材料針刺預(yù)制體。采用本實用新型預(yù)制體增強的復(fù)合材料的層間性能好，質(zhì)量均勻?qū)щ娦院茫瑱C械性能好，復(fù)合加工性可控，是電力機車和無軌電車饋電用復(fù)合材料的理想增強材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及導(dǎo)電耐磨損材料技術(shù)，尤其涉及一種碳纖維復(fù)合金屬材料針刺預(yù)制體。

背景技術(shù)

電氣化牽引已經(jīng)成為目前最廣泛的鐵路牽引方式，而受電弓系統(tǒng)失常是造成機車故障的關(guān)鍵因素之一。受電弓系統(tǒng)是通過滑板與接觸線相互接觸并通過接觸截面實現(xiàn)電流傳輸?shù)难b置，它由機械、電氣系統(tǒng)組成。在實際應(yīng)用中，由于自然因素和材料因素，弓網(wǎng)發(fā)生振動產(chǎn)生接觸不連續(xù)的現(xiàn)象是不可避免的。受電弓滑板的優(yōu)化改革是目前該領(lǐng)域技術(shù)人員研究的重要課題，是提高受電弓系統(tǒng)工作穩(wěn)定性的有效途徑。常見的滑板材料有純碳滑板、鐵基粉末冶金滑板、銅基粉末冶金滑板、浸金屬碳滑板、碳纖維/石墨/銅復(fù)合滑板。純碳滑板耐高溫、耐電弧、導(dǎo)線磨損小、自潤滑性好，與導(dǎo)線接觸好，不易產(chǎn)生電火花，但易脆性折斷和破碎，電阻大易引起導(dǎo)線過熱氧化，加速導(dǎo)線磨耗。粉末冶金滑板機械強度高，抗沖擊性好，但易產(chǎn)生電弧，且強度和硬度極高，對接觸導(dǎo)線的磨損比較嚴重。浸金屬碳滑塊對導(dǎo)線磨耗小，耐電弧性強，同時導(dǎo)電性和強度相比前兩者均有提高；但抗沖擊力不足，易斷裂、掉塊，甚至因此造成刮弓故障，使用過程中需要整形，成本高。

專利CN200910046876.9將石墨粉、銅粉和酚醛樹脂均勻混合成糊狀膠，涂在碳纖維布上再平鋪一層細銅絲網(wǎng)，后逐層鋪層制得網(wǎng)狀層壓碳-銅復(fù)合材料的胚料，后熱壓固化高壓浸漬酚醛樹脂制得導(dǎo)電滑板，采用該方法制得的滑板具有了摩擦系數(shù)小、導(dǎo)電性好、機械強度好、磨損小的特點，但碳纖維/石墨/銅復(fù)合因?qū)娱g無增強纖維，材料抗沖擊力不足，易分層，在實際使用時導(dǎo)電滑塊易分層剝離，降低了導(dǎo)電弓的工作穩(wěn)定性和使用壽命。并且石墨粉、銅粉及樹脂不易分布均勻，后期復(fù)合工藝控制難度大。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供一種碳纖維復(fù)合金屬材料針刺預(yù)制體。

實現(xiàn)本實用新型目的的技術(shù)方案為：一種碳纖維復(fù)合金屬材料針刺預(yù)制體，由金屬材料層、碳纖維平面織物、碳纖維薄氈逐層鋪放形成結(jié)構(gòu)單元層，結(jié)構(gòu)單元層疊置并針刺，形成層間有金屬絲和碳纖維連接的準三維結(jié)構(gòu)預(yù)制體，即碳纖維復(fù)合金屬材料針刺預(yù)制體。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點為：

(1)本實用新型涉及的新型碳纖維復(fù)合金屬材料針刺預(yù)制體，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)中含有碳纖維平面織物，織造的碳纖維單向或雙向織物可使碳纖維的抗拉作用得到最大的發(fā)揮，具有良好的力學(xué)性能以及耐磨和減摩性能，碳纖維薄氈具有蓬松的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，與金屬網(wǎng)、絲復(fù)合經(jīng)針刺形成層間含金屬絲和碳纖維連接的準三維結(jié)構(gòu)，其中層間的金屬絲和碳纖維提高了復(fù)合材料的層間力學(xué)性能，使復(fù)合材料的熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率都得到進一步提升；(2)采用本實用新型預(yù)制體增強的復(fù)合材料層間性能好、質(zhì)量均勻性高，機械性能好，導(dǎo)電性好，復(fù)合加工性可控，是電力機車和無軌電車饋電用復(fù)合材料的理想增強材料。

附圖說明

圖1為本實用新型的預(yù)制體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2(a)和圖2(b)為金屬網(wǎng)或碳纖維平面雙向織物示意圖，其中圖2(a)為0°鋪層示意圖，圖2(b)為旋轉(zhuǎn)N°鋪層示意圖。

圖3(a)和圖3(b)為金屬絲或碳纖維平面單向織物示意圖，其中圖3(a)為0°鋪層示意圖，圖3(b)為旋轉(zhuǎn)n°鋪層示意圖。

具體實施方式