碳/铜基受电弓滑板复合材料多碳组元设计与界面调控
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51874043
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:61.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:E0413.粉末冶金与粉体工程
- 结题年份:2022
- 批准年份:2018
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2019-01-01 至2022-12-31
- 项目参与者:高亮; 杨希佳; 王勇; 邹豪豪; 杜明; 叶毅飞; 王宇彤; 姜明坤;
- 关键词:
项目摘要
With the rapid extension of China’s high-speed rail network and the continuous refresh of speed record, higher request to the comprehensive performances of the pantograph slide materials used in high-speed trains has been put forward. Carbon/copper based slide plate requires mutual coordination among high conductivity, good friction-reducing and abrasion resistance, and excellent impact strength in use. However, the inverse relationship among the three performances that cannot be balanced has always been headache in academia and industry. In this project, the worm-like graphene component is introduced in the graphite/carbon fiber/copper composite system, and the system design and controllable preparation of the graphite (graphene)/carbon fiber/copper slipper composites will be achieved by optimizing the multiple carbon components and adjusting the interface structure. The effect of component, preparation parameter, and sintering process on the interface bonding behavior of carbon/copper composites and their regulating characteristics are investigated systematically. The kinetics mechanism of in-situ synthesis graphene/copper component will be revealed. Moreover, the effect of carbon/copper interface characterization on the comprehensive performance matching of composites will be illustrated. The project can provide a theoretical basis for the development of carbon/copper based pantograph slide which is suitable for industrial application, in order to meet the demands of materials with structural and functional performances synchronously for the development of high-speed trains.
随着我国高铁网络的迅猛扩展及时速记录的不断刷新,对高铁受电弓滑板材料的综合性能提出了越来越高的要求。碳/铜基滑板在使用过程中要求高导电性、高减摩耐磨性和良好抗冲击强度相互配合。一直以来,三者性能无法兼顾的倒置矛盾关系始终困扰着学术界和产业界。本项目在石墨/碳纤维/铜复合材料体系中引入蠕虫状石墨烯组元,通过多碳组元优化和界面结构调控,实现石墨(烯)/碳纤维/铜滑板复合材料的体系设计和可控制备。系统研究成分组元、制备参数、烧结工艺等对碳/铜基复合材料界面结合行为的调控规律,揭示石墨烯/铜合成动力学机制和碳/铜界面特征对复合材料综合性能匹配的影响规律。本研究为开发适合于工业应用的碳/铜基受电弓滑板材料提供理论依据,以期满足高铁发展对结构功能一体化材料的需求。
结项摘要
本项目通过多碳组元优化和界面结构调控,实现石墨(烯)/碳纤维/铜滑板复合材料的体系设计和可控制备。针对石墨、碳纤维和石墨烯三种不同形态碳组元的结构特点,探索各自表面修饰处理和合金化的最优方式,并制备了不同体系的Ct-Cu复合材料,对复合材料的物理、力学和摩擦学性能进行了测试,对微观结构进行了表征。项目得到了以下主要结论:(1) 对分层鳞片石墨进行化学镀铜处理形成一种夹心三明治结构的鳞片石墨,这种结构使鳞片石墨在摩擦材料中被金属铜呈交错状固定在基体中,有效的提高了石墨与基体的结合强度和复合材料的力学性能;(2) 在碳纤维表面施加Cu+Ni双镀层,相较于施加Cu或Ni的单镀层碳纤维,不仅可以保护碳纤维同时可以提高碳纤维与镀层之间的结合强度;(3) 以一步原位还原法制备 Cu@RGO粉末,方法简便且还原出的金属粒子无其他杂质峰,可较均匀的分布在石墨烯片层结构中,抑制石墨烯的团聚,也可改善铜与石墨烯的界面结合,负载金属粒子的石墨烯增强铜基复合材料硬度、致密度均优于未负载金属的石墨烯组试样且具有良好的摩擦磨损性能。本研究为开发适合于工业应用的碳/铜基受电弓滑板材料提供理论依据,以期满足高铁发展对结构功能一体化材料的需求。
项目成果
期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(6)
Wetting and brazing characteristic of high nitrogen austenitic stainless steel and 316L austenitic stainless steel by Ag-Cu filler
Ag-Cu钎料高氮奥氏体不锈钢与316L奥氏体不锈钢的润湿钎焊特性
- DOI:10.1016/j.vacuum.2019.04.064
- 发表时间:2019
- 期刊:Vacuum
- 影响因子:4
- 作者:Zhu Weiwei;Zhang He;Guo Chaohui;Liu Yaodong;Ran Xu
- 通讯作者:Ran Xu
Effect of Basalt Fiber Content on Mechanical and Tribological Properties of Copper-Matrix Composites
玄武岩纤维含量对铜基复合材料机械和摩擦学性能的影响
- DOI:10.3390/met12111925
- 发表时间:2022-11
- 期刊:Metals
- 影响因子:2.9
- 作者:Weiwei Zhu;Haohao Zou;Ying Han;Xu Ran
- 通讯作者:Xu Ran
Effect of heat treatment on structure and mechanical properties of basalt fifibers and its application for fabrication Cu based composite
热处理对玄武岩纤维结构和力学性能的影响及其在铜基复合材料制备中的应用
- DOI:--
- 发表时间:2022
- 期刊:Materials Research Express
- 影响因子:2.3
- 作者:Weiwei Zhu;Haohao Zou;Ying Han;Xu Ran
- 通讯作者:Xu Ran
High strength and high light transmittance sapphire/sapphire joints bonded using a La2O3-Al2O3-SiO2 glass filler
使用 La2O3-Al2O3-SiO2 玻璃填料粘合的高强度、高透光率蓝宝石/蓝宝石接头
- DOI:10.1016/j.jeurceramsoc.2022.04.038
- 发表时间:2022-04
- 期刊:Journal of the European Ceramic Society
- 影响因子:5.7
- 作者:Weiwei Zhu;Haohao Zou;Ying Han;Xu Ran
- 通讯作者:Xu Ran
Effect of ZrO2 on crystallization behavior and mechanical property of Dy2O3–Al2O3–SiO2 glasses
ZrO2对Dy2O3·Al2O3·SiO2玻璃结晶行为及力学性能的影响
- DOI:--
- 发表时间:2022
- 期刊:Ceramics International
- 影响因子:5.2
- 作者:Weiwei Zhu;Haohao Zou;Ying Han;Xu Ran
- 通讯作者:Xu Ran
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- 作者:冉旭;邹豪豪;孙宏伟;叶毅飞
- 通讯作者:叶毅飞
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