铜石墨合金材料在载流条件下的摩擦磨损行为研究

采用冷压烧结粉末冶金法,以300 MPa的压力进行初压,在氢气保护气氛下于烧结温度为950℃,3 h下烧结,然后冷却至室温后再以300 MPa的压力进行复压制备出铜石墨合金材料.通过电滑动磨损试验及扫描电子显微镜分析等方法研究了铜石墨合金材料的磨损性能,探讨其磨损机制.结果表明:在试验参数范围内,试样的磨损量随着试验载荷、速度及电流密度的增加而增大;在载流条件下电流产生的电弧热是其磨损量增加的主要因素;石墨和铅以单质形式存在有利于摩擦副之间的润滑和提高其耐磨性能;合金的磨损机制主要为磨粒磨损、电侵蚀磨损和黏着磨损.

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。

硫酸盐作用下混凝土中氯离子传输的数值模拟

对硫酸盐作用下混凝土中Cl-的扩散规律进行了室内模拟试验研究。溶液采用1mol/L氯化钠溶液,以及分别加入0.1mol/L,0.3mol/L和1mol/L硫酸钠的复合溶液,并以清水溶液作为对比。结合试验参数,基于Fick扩散定律,利用ANSYS软件对混凝土中氯离子等效扩散系数进行了数值分析和计算。结果表明,在试验时间范围内,氯离子的等效扩散系数随时间呈指数递减规律;当溶液中的硫酸根浓度由0增加到0.3mol/L时,氯离子扩散逐渐增强;当硫酸根浓度为1mol/L时,氯离子扩散明显减弱。对试验结果进行数据拟合后,建立了混凝土中氯离子等效扩散系数与时间、硫酸根离子边界浓度的关系表达式,所建立的表达式可用于硫酸盐及氯盐共同侵蚀下混凝土内部氯离子浓度的预测。

机械合金化法制备镁基储氢合金的研究进展

机械合金化法是制备镁基储氢合金的较佳工艺。对近年来机械合金化法制备镁基储氢合金的研究开发,特别是在多元合金化、复合储氢合金等方面的发展进行了系统阐述。总结认为,机械合金化法可以显著改善镁基储氢合金的动力学性能和电化学性能,提高储氢量。未来镁基储氢合金应向复合材料、新方法与机械合金化法相结合、材料的计算机设计等方面发展。

时效对列车接触网导线用Cu-Ag-Zr合金性能的影响

研究了时效参数对Cu-0.1Ag-0.051Zr合金性能的影响。结果表明:合金经870℃×1h固溶后,在560℃时效可获得较高的导电率;而在480℃时效可获得较高的显微硬度;时效前加以冷变形可以加速时效初期第二相的析出,使合金的导电性显著增加,合金经50%变形后480℃时效0.25h时,导电率可达90.2%IACS,而固溶后直接时效为83.2%IACS;经适当加工工艺成形的合金导线的综合性能优于Cu-0.1Ag合金导线。

时效工艺对Cu-Ag-Zr合金电磨损性能的影响

对Cu0.1Ag0.18Zr合金时效后的电导率、显微硬度以及电滑动磨损性能进行了研究。结果表明:该合金940℃固溶1h后,在560℃时效可获得较高的电导率,在480℃时效可获得较高的显微硬度。时效前冷变形能大大加快第二相的析出过程,使合金综合性能显著提高。该合金经940℃固溶再经60%变形后,在480℃时效1h,其电导率和显微硬度分别可达85.6%IACS和HV131.2,而固溶后直接时效为81.3%IACS和HV116.1。在载流条件下,合金的磨损量随加载电流的增加而增大;磨损机制是以电蚀为主的电蚀、犁削和磨粒磨损。

烧结工艺对铜石墨受电靴材料性能影响及微观组织研究

针对磁浮轨道交通受电靴滑块的使用性能要求,用粉末冶金法制备了铜石墨材料。在300 MPa的压力下常温压制成形,之后在氢气保护气氛下通过不同的升温方式分别进行880℃×1 h和920℃×2 h烧结,冷却至室温后,再以300 MPa的压力进行复压。研究了烧结工艺对材料性能的影响,并对材料的微观组织结构进行了分析。结果表明,适当提高材料的烧结温度和烧结时间,可提高材料的力学性能。拉伸断裂以脆性断裂为主,包含着局部的韧性断裂,层片状的石墨夹杂降低了材料的强度。基体中存在的位错、层错和孪晶有益于材料的力学性能。

铜-10%石墨复合材料的载流摩擦磨损行为

用冷压烧结粉末冶金法制备了铜-10%石墨复合材料;对复合材料进行了拉伸、冲击试验;用SEM、电滑动磨损试验机等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:由于铜-10%石墨复合材料中石墨含量较高,该材料的拉伸断裂为脆性断裂;在非载流条件下,试样的磨损量随着试验载荷、滑动速度的增加而增大;载流30 A条件下,由于电流产生大量的电弧热促进了石墨的润滑作用,与非载流相同磨损条件结果相比摩擦因数降低、磨损量减小。

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。

ACSR-720/50型架空导线单股应力状态分析

钢芯铝绞线(ACSR)在使用过程中,钢芯与铝股共同承担张力载荷作用。由于导线的结构特性,各层股线的应力状态是不同的。以ACSR-720/50型架空导线为研究对象,运用ANSYS软件建立架空导线的几何模型,通过适当的FE(有限元)处理得到架空导线的有限元模型,确立模型求解的边界条件,进行数值模拟。分析结果表明,在10%RTS(额定拉断力)轴向拉力作用下,钢芯和铝股的等效应力最大值分别为74 MPa和31.8 MPa,得出钢芯与导体层的应力分布比例和单股上的最大切应力由内层到外层逐渐减小的结论;在远离吊线夹端面的横截面上,铝股内层等效应力值较大;距离吊线夹端面越近,铝股中层及外层的应力受端面约束力的影响越大;铝股端面的等效应力呈现由外层到内层逐渐增大的趋势,在不考虑其它因素的情况下,铝股内层在轴向拉力作用下首先产生失效的可能性较大,由此解释了吊线夹截面附近的金属屈服与疲劳应力的危险因素所在。

铜石墨粉末冶金受电靴材料工艺及微观结构

用粉末冶金方法,将铜、石墨、铬、锡、铅粉末机械混合,制备磁浮轨道交通受电靴滑块所需的铜石墨材料。在300MPa的压力下常温压制成形,之后在氢气保护气氛下分别在880℃×1h和920℃×2h烧结,冷却至室温后,再以300MPa的压力进行复压。结果表明,适当提高材料的烧结温度和烧结时间,可提高材料的力学性能。拉伸断裂以脆性断裂为主,包含着局部的韧性断裂。基体中存在的位错、层错和孪晶有益于材料的力学性能。

化学镀耐磨镀层研究进展

综述了近年来国内外在化学镀耐磨镀层方面的研究进展。重点介绍了三元合金镀层和纳米粒子复合镀层近几年的研究进展情况。分析了化学镀耐磨镀层研究领域的发展趋势和有待于研究解决的问题。

Cu-Ag-Zr-Ce合金时效性能和电磨损性能的研究

本文对Cu-0．1Ag-0．18Zr-0．068Ce合金时效后的导电率和显微硬度以及电滑动磨损性能进行了研究。结果表明：合金940℃固溶1h后，在560℃时效可获得较高的导电率；在480℃时效可获得较高的显微硬度。时效前冷变形能大大加快第二相的析出过程，使合金综合性能得到显著提高。固溶合金经60％变形后在480℃时效1h其导电率和显微硬度分别可达83％IACS和135HV。在载流条件下，Cu-0．1Ag-0．18Zr-0．068Ce合金的耐磨性能较Cu-0．1Ag-0．18Zr合金大幅度提高。

高导电高耐磨铜基材料研究进展

介绍了几种主要高导电高耐磨铜基材料,指出添加石墨、陶瓷颗粒和合金元素可以提高材料的耐磨性,而导电率仍维持在较高水平,并对几种材料的增强机理作了初步探讨。回顾了近年来高导电高耐磨铜基材料的主要研究成果,并指出多元微合金化、基体纯化和晶粒细化、高度致密化为今后研究发展的方向。

钢筋在模拟碳化渐变条件下的腐蚀过程研究

采用电化学阻抗谱(EIS)和极化曲线研究了供货状态和打磨光滑钢筋在模拟孔隙液中碳化渐变条件下的腐蚀行为.采用扫描电镜结合能谱(SEM/EDX)和X射线衍射(XRD)对钢筋表面形貌和组成结构进行了分析.结果表明:碳化过程中钢筋表面的电化学行为可分为2个过程,即钝化膜形成或修复过程以及钙沉积过程.在混凝土碳化的过程中,并不是随着pH值降低随即就发生腐蚀,而是随着时间的进一步推移,当CaCO_3转化为Ca(HCO_3)_2,沉积层破坏时才发生腐蚀.另外,供货状态和打磨光滑钢筋在此过程中的响应时间有一定差异.

滑移速度对铜石墨滑板材料摩擦性能的影响

为研究铜石墨滑板材料在不同滑移速度下的摩擦性能,从摩擦机理角度建立了滑板材料摩擦性能与滑移速度关系的理论模型,假定材料摩擦性能和滑移速度之间存在抛物线型关系,即存在一个最佳滑移速度区域,当滑移速度接近或处于此区域时,摩擦接触面石墨层的形成量和消耗量趋于平衡,材料表面形成了完整的石墨层,铜石墨滑板材料具有稳定的摩擦性能.在不同滑移速度下进行摩擦实验,采用扫描电镜分析磨损表面形貌,结果证明了理论模型的正确性.

Fe-Mn-Si系形状记忆合金研究近况

Fe-Mn-Si系形状记忆合金因其很好的可加工性和低廉的价格而备受关注。综述了该系形状记忆合金最近的研究工作,包括相变机制、影响因素,着重是提高和改善Fe-Mn-Si系合金性能的途径。主要通过选择合适的合金成分配比和摸索恰当的制备工艺来提高和改善Fe-Mn-Si系合金性能,叙述了该合金系不同合金元素和制备工艺对形状记忆效应的影响。

钢筋表面氧化层的阴极极化还原过程分析

采用电化学测试方法结合表面分析,研究了再碱化条件下钢筋表面锈层发生还原的可能性,同时采用粉末微电极法研究了铁锈在碱性环境中的阴极过程.结果表明:钢筋及其氧化层在碱性环境中的电极过程都表现出良好的氧化还原性,铁锈的阳极过程表现出2个阶段,但无锈钢筋的阳极过程却表现出3个阶段,锈层氧化物经过电化学再碱化后能够发生不同程度的还原,同时其体积也会相应缩小,再碱化只使腐蚀电位有所正移,但并未使腐蚀电流密度明显降低.

基于神经网络的受流器滑块材料载流磨损预测

针对我国电气化铁路和磁浮交通对受流器滑块材料的性能要求,采用冷压烧结粉末冶金法制备了铜石墨材料,考察了该材料的载流磨损行为.结果表明:试样的磨损率随着试验载荷、速度、电流密度的增加而增大.载流条件下电流产生的电弧热是磨损率增加的主要因素.建立了摩擦磨损试验参数与磨损率之间的人工神经网络模型.以载荷、速度、电流密度作为网络的3个输入,以运行100km后试样的磨损率作为网络的1个输出,调试设计了一个3×3×1的反向传播(BP)神经网络.对神经网络的训练和检验表明该BP神经网络能够较好地预测影响因素对材料载流滑动磨损的作用,预测值与试验值的误差在10%以内,其仿真精度能够满足实际的磨损预测要求.

磁浮列车用铜基受电靴滑块材料的研究

研究了一种新型Cu-Sn-Pb-Cr-C受电靴滑块材料,并进行了性能测定和组织观察。结果表明:受电靴滑块材料具有优良的综合性能,其抗拉强度为138.1MPa,断口局部范围内有韧断特征;摩擦系数为0.38,其摩擦性能大大优于纯Cu;材料的电导率可达74%IACS,明显高于纯Al(60%IACS)。从其微观结构可以发现,试样材料中Cu基体以连续网状形式分布,加入的石墨比较均匀地分布在网络空隙内,充分发挥了材料的导电性能及石墨的自润滑性能。