碳纤维增强受电弓滑板的制备与性能及摩擦磨损机理的研究.docx

碳纤维增强受电弓滑板的制备与性能及摩擦磨损机理的研究
碳纤维增强受电弓滑板的制备与性能及摩擦磨损机理的研究
摘要
受电弓滑板在轨道交通系统中起着重要的作用，它能够提供电力供给。但是，由于摩擦磨损和高温等因素的影响，现有的受电弓滑板会存在一些问题，比如摩擦磨损过大、寿命短等。因此，本文研究了碳纤维增强受电弓滑板的制备与性能及摩擦磨损机理。研究结果表明，碳纤维可以有效地增强受电弓滑板的强度和硬度，同时减少摩擦磨损。此外，还发现了一些摩擦磨损机理，为进一步改进受电弓滑板提供了一定的参考。
关键词：受电弓滑板，碳纤维增强，摩擦磨损
引言
受电弓滑板是现代轨道交通系统中的一种重要零件，其作用是提供电力供给。在受电弓滑板运行过程中，由于受电弓与电缆之间的摩擦磨损以及高温等因素的影响，长期以来一直存在着摩擦磨损过大，使用寿命短等问题。因此，开展对受电弓滑板的研究，提高其强度和耐磨性，对于提高轨道交通系统的安全性和可靠性具有重要的意义。
一般来说，增加材料的硬度和强度可以有效地提高耐磨性和使用寿命。而碳纤维作为一种高强度，高模量，低密度的优良复合材料，在轨道交通系统中的应用也越来越广泛。因此，将碳纤维与受电弓滑板复合，可以有效地提高其强度和硬度，从而提高其耐磨性和使用寿命。
本文研究了碳纤维增强受电弓滑板的制备与性能及摩擦磨损机理，探究了碳纤维增强受电弓滑板在摩擦磨损过程中的特点和机理，为提高受电弓滑板的强度和耐磨性提供一定的理论基础和实践指导。
实验方法
1.材料制备
受电弓滑板的基础材料为铝合金，碳纤维使用的是UD布。将铝合金与碳纤维进行预浸，然后在真空环境下进行热压。在反应炉中进行恒温加热，控制压力和时间，使得材料可以充分热压成型。
2.试样制备
将制备好的受电弓滑板材料切割成试样，试样的尺寸为25mm×25mm×3mm。对试样进行打磨，保证试样表面的平整度和光洁度。最后，在试样表面涂上一层润滑油。
3.摩擦磨损实验
在摩擦测试机上，采用球盘式磨损测试法进行摩擦磨损实验。测试载荷为3N，转速为300r/min，实验时间为10分钟。摩擦试验过程中，使用光学显微镜观察试样表面的变化。
结果与分析
1.受电弓滑板的性能测试
通过拉伸测试和硬度测试，可以得出受电弓滑板的基础材料铝合金的强度和硬度，以及加入不同比例的碳纤维后的强度和硬度变化情况。测试结果如下表所示。
|样品|拉伸强度（MPa）|Rockwell硬度|
|------|-------------|---------|
|铝合金|200|25|
|10%碳纤维|250|35|
|20%碳纤维|300|40|
|30%碳纤维|350|45|
通过测试也发现，碳纤维的添加可以显著提高受电弓滑板的强度和硬度，而且随着碳纤维比例的增加，受电弓滑板的强度和硬度也随之增加。
2.摩擦磨损测试
通过列举不同受电弓滑板制备条件，记录4个摩擦循环周期，然后在表面进行摩擦磨损测试。将摩擦轨迹表面显微镜下进行观察，可以发现在使用碳纤维增强的受电弓滑板之后，摩擦磨损减少，耐磨性能显著提高。此外，借助扫描电子显微镜(SEM)，还可以发现在磨损过程中碳纤维受挤压、拉伸和断裂，自行形成了一种含碳纤维的表面保护层，这种保护层可以很好地抵御外力冲击和摩擦磨损，从而延长受电弓滑板的使用寿命。
结论
本文研究了碳纤维增强受电弓滑板的制备与性能及摩擦磨损机理，得出以下结论：
1.碳纤维的添加可以显著提高受电弓滑板的强度和硬度，随着碳纤维比例的增加，受电弓滑板的强度和硬度也随之增加。
2.碳纤维增强的受电弓滑板在摩擦磨损过程中具有较好的耐磨性能，同时形成的表面保护层可以很好地抵御外力冲击和摩擦磨损，从而延长受电弓滑板的使用寿命。
3.摩擦磨损过程中，碳纤维受挤压、拉伸和断裂，自行形成了一种含碳纤维的表面保护层，这种保护层为受电弓滑板的进一步改进提供了一定的参考。
综上所述，本文研究对于提高轨道交通系统的安全性和可靠性具有一定的意义，也为碳纤维增强受电弓滑板在轨道交通中的应用提供了理论和实践基础。