碳纤维对铜石墨复合材料性能的影响高强，吴渝英，张国定，洪锓，肖学明上海交通大学复合材料研究所，上海200030摘棚目目电力机车受电3，应潘背景，了。，石墨复合材料中；！人麟维后合材料滑动电接触性能的影响。详细研宄了碳纤维的加入量排列分布对复合材料密度电阻率冲击性能的影响规律，并通过与传统滑板性能比较来验证它是种既具有优良滑动接触性能又具有优良导电性能和定强度的新型滑动电接触复合材料；关键调铜石墨复合材料；碳纤维；冲击值；滑动电接触中分类号；331文献标识码入轨道交通用受电弓滑板要求在导电性能和自润滑性能良好的前提下有定的抗冲击强度，然而用传统的原材料及制备方法不能制得满足轨道交通用类1纯碳滑板粉末冶金滑板和浸渍金属碳滑板。

　　纯碳滑板导电性能较差力学性能太低易发生滑板折断等事故，粉末冶金滑板虽有较高的强度和良好的导电性能但存在对铜导线磨耗严重的缺点，浸渍金属碳滑板在定程度上改善了对铜导线的磨损，但存在抗冲击性能差的缺点，而且对铜导线的磨耗仍然比较严重。

　　标准进行。

　　屯阻率测记根据671786私准规足，使用北仑牌0河100型数字式微欧微伏，采用端接法，有效消除接触屯阻和引线屯阻。

　　摆锤冲山侦则定装置试样尺寸为⑴摩擦磨损性能测定使用200摩擦磨损试验机，付磨村料是铜，以试样磨痕宽度征磨损量。

　　2试验结果和讨论2.1碳纤维对复合材料电阻率和密度的影响碳纤维含量对复合材料的电阻率和密度有显著量的，加，复合材料的电阻率也逐渐，加，在含量为1.88.4，体枳分数，同，呈近似线性增加，斜率为69，在含量为8.4.5时也呈线性，长，似斜率为226.即在碳纤维含量为8左右时，电，岸变化转折点，继续增加碳纤维含辑使电阻率急剧上升。随碳纤维的，加，复合材料电阻率变大。这是因为。在复合村料中。铜是由屯子导电。1碳纤维的加入。方面减少了铜的体积分数，导致自由电子的减少；另方面，碳纤维的导电性能远远低于铜，且短碳纤维的存在相当于割裂了基体对自由电子有散射作用，这都导致复合材料导电能力的下降。

　　复合材料密度随碳纤维含量的增加。线性减小，斜率为0.04.

　　2.2复合材料的抗冲击性能碳纤维的含量排列取向和分布又寸碳纤维增强铜石墨复合材料的冲击性能有很大影响。

　　2.2.1碳纤维含量对复合材料冲击值的影响阁3是复合材料冲击位随碳纤维体积分数变化值达到*点，而碳纤维含量超过5以后，材料碳纤纟直径很小，面积大，极易集聚，当碳纤维含量多时更难以分散均幻碳纤维团聚不但起+到增强效果，反而使夂合材料冲击值降，碳纤维越多，团聚越严重，冲击值也越低。

　　2.2.2碳纤维排列对复合材料抗冲击性能的影响，办帽合村；响，著影响碳纤维垂直尸冲忐面方向排列时复合村料的冲击值远远高于碳纤维随机混杂排列时复合材料的冲击值。

　　+含碳纤维财碳纤维垂于冲击面方向排列时复合材料的抗冲击强度情况是当碳纤维混杂排列时，复合材料的冲击值反而比不含碳纤维的还要低，而碳纤维垂直于冲击面取向排列的，合材料的冲击位比，外两种复合材料的中击值多1倍以上从中可以看出，碳纤维混杂排列无定排列方向，尤其是平行于冲击面的碳纤维没能起到增强作用今反而由于碳纤维的存在隔断了连续的基体基体在这些碳纤维附近发生断裂。故碳纤维浞杂排列时冲击值很低，甚至低于不含碳纤维的试样。

　　大部分碳纤维排列方向垂直于冲击面。中的孔洞是碳纤维拔出后留下的，碳纤维的拔出要消耗能辩。闪此冲击值高达1.33.1.12.碳纤维基本是从端的基体巾拔山的，这说明碳纤维与基体的结合强度不够高，材料在破坏时，碳纤维没有破坏，碳纤维的强度没有充分发挥作用，如果能提岛碳纤维和某体的结合强度。复合村料的冲击伉还可以有大幅度提高。

　　2.2.3碳纤维分布对复合材料抗冲击性能的影响碳纤维在铜石墨复合材料中分布均匀与否严重影响复合材料的抗冲击性能，阁6是冲击值为的试样冲击断门电镜照片。，的排列方向直于冲心断但由于碳纤维的集聚，使其冲山位又为0.34，相丁碳纤维均勾分油，罐嫔，卿截志躜内部的缺陷，成为破坏时的裂纹源，因此碳纤维起不了增强作用故冲击值恨低为避免产生集聚现象，作者在加碳纤维前对艿进处理，在制备过程。控制工艺条件，以保证碳纤维能均分分布。

　　相比，在相同规定条件下的磨痕宽度分别为2.54⑴说明研允的村料耐磨性能比浸渍金属碳滑板好线的磨损程度。浸渍金属碳滑板对铜环的磨损严重，划痕深，发生了严重的粘着磨损，而作者制作痕2.4与传统滑板性能的比较碳滑板和浸溃金属碳滑板的性能比较由1数据可以看出，碳纤维，强铜石，复合材料滑板冲击性能和导电性能比纯碳滑板好，冲占值是纯碳滑板性能优于浸溃金屈碳滑板，是几有发展前途的泔动电接触材料。

　　3结论1随碳纤维含量增加，电阻率在碳纤维含量小于8.4时呈近似线性增加，在碳纤维含量大于后复合材料电阻率急剧上升随碳纤维含量增加。复合材料的密度呈线性减小2碳纤维含量超过5后，随碳纤维含量增加，复合材料冲击值减小，碳纤维含量为5左右2.3复合材料的摩擦磨损性能本研究制作的复合材料具有优岛的滑动接触性能，即既磨也。不磨损对方，与浸资金属，滑板时；达乱*高碳纤维垂直于冲击面取向排列可将复合材料的冲击值提尚1倍以上，如果提高碳纤维和基体碳纤维增强铜石墨复合材料冲击性能和导电性能比纯碳滑板好，滑动接触性能优尸浸渍金属碳滑板。是具有发展前途的滑动电接触材料，电力机车受电弓滑板的选用1心0士614TandLIYawen3t.石墨材料抗弯强度与孔隙的关系。108石墨含量对铜基滑板烧结膨胀的影响。16，1心16 6.外撕3，许少凡，1识他士哗王文芳，州；风仪，虬碳纤维中铜石墨复合材料7出，沿塔侯赛彰，出名刘熙明，1 37沿1胡世元，31.电力机车受电弓用粉末冶金中国有色金属学报，1994，44增刊，249桦，CHENYarrmin陈延民，etal，铜镀覆石墨粉的研制及其性能1.政碳素，199632225.

　　复合材料滑板与传统的纯碳滑板和浸溃金属碳滑板的性能比较TablelPmpertiesofpantographslides 1州；出1塔应美芳，613.1用镀铜石墨粉制备131；耵2顾里之。纤维增强复合材料1肘。6铜石墨复合材料1.16心18，塔机械工程材料，1999如墙阽3，7如1了，1邮机械工业出版社，121厘啤余敏东。受电弓滑板用碳基复合材料编辑朱忠国