31] 所述滑塊⑴以及托架（5)的制備方法包括以下步驟：
[0032] 步驟一
[0033] 以密度為〇· 30~0· 60g/cm3炭纖維預(yù)制體為原料；在保護氣氛下，于1500~ 2100°C熱處理3~10小時后，進行碳沉積得到密度為I. 0~I. 6g/cm3的C/C多孔體；
[0034] 步驟二
[0035] 將步驟一所得C/C多孔體，通過聚合物浸漬-碳化工藝處理，直至得到密度為 L 60~L 90g/cm3的預(yù)成品；
[0036] 步驟三
[0037] 在保護氣氛下，于1800~3000°C，對步驟二所得預(yù)成品進行石墨化處理2~5小 時后，按設(shè)計的尺寸加工，分別得到所述碳纖維增強碳滑塊（1)和托架（5)。
[0038] 本發(fā)明一種高速鐵路動車組用碳纖維增強碳一體化受電弓滑板；所述受電弓滑板 還包括金屬導(dǎo)電網(wǎng)（6);所述金屬導(dǎo)電網(wǎng)（6)經(jīng)組裝后，位于滑塊（1)和托架（5)的接觸面 上。所述所述金屬導(dǎo)電網(wǎng)（6)不會穿過氣道（3)。
[0039] 本發(fā)明一種高速鐵路動車組用碳纖維增強碳一體化受電弓滑板；
[0040] 所述導(dǎo)電金屬網(wǎng)（6)的材質(zhì)優(yōu)選為銅、鋁中的一種，優(yōu)選為銅。
[0041] 本發(fā)明一種高速鐵路動車組用碳纖維增強碳一體化受電弓滑板；
[0042] 所述氣道（3)的橫截面的形狀選自方形、半圓形、梯形、圓形、橢圓形、多邊形中的 至少一種。
[0043] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點與積極效果在于：
[0044] 1.本發(fā)明所設(shè)計的氣道（3)的內(nèi)壁由耐高溫密封層（2a)和耐高溫密封層（4a)或 耐高溫密封層（2b)和耐高溫密封層（4b)或耐高溫密封層（2c)和耐高溫密封層（4c)組成； 所以其避免了使用銅管或銅片氣道對受電弓自動降弓敏感性的影響，這種氣道結(jié)構(gòu)可以減 輕受電弓滑板的整體重量，且密封條加工容易、制造工藝簡單、組裝方便、密封性能好，從而 能提高受電弓滑板的安全性。
[0045] 2.滑塊⑴和托架（5)均選用該類具有高導(dǎo)電、耐沖擊且力學性能優(yōu)異的碳纖維 增強碳材料，因此不僅解決了碳滑塊與鋁托架因熱膨脹系數(shù)、電阻率和界面的差異帶來的 一系列問題，而且簡化了受電弓滑板的結(jié)構(gòu)，保證了受電弓滑板整體的抗沖擊性，有效保護 了導(dǎo)線表面不被磨損、從而延長了導(dǎo)線和碳滑板的使用壽命。
[0046] 3.本發(fā)明選用具有良好的力學性能和導(dǎo)電性能的碳纖維增強碳材料作為受電弓 滑板的優(yōu)選材料。碳纖維提高了碳滑板的機械性能，且質(zhì)量輕，摩擦系數(shù)小，熔點高且耐電 弧磨損，可減少對接觸網(wǎng)的損害。并且通過優(yōu)化的碳纖維增強碳材料的制備工藝，特別是通 過對炭纖維預(yù)制體原料，以及預(yù)成品石墨化高溫處理溫度和熱處理時間的優(yōu)化，進而提高 碳纖維碳材料的密度、抗壓強度和抗折強度，并利用高溫（特別是2600°C以上的高溫）以實 現(xiàn)石墨由無序向有序轉(zhuǎn)變，從而實現(xiàn)碳纖維增強碳滑塊的高的抗沖擊韌性和導(dǎo)電性。優(yōu)化 工藝后獲得的用于電力車輛受電弓滑板碳纖維碳滑塊的密度為1. 75~I. 85g/cm3,抗壓強 度彡160MPa，抗折強度彡llOMPa，沖擊韌性彡2. 5J/cm2,電阻率彡31 μ Ω · m，表1為分別 采用傳統(tǒng)工藝和本專利工藝制備的C/C復(fù)合材料的性能指標。參照國家標準"動車組碳滑 板暫行技術(shù)條件，標準性技術(shù)文件編號（TJ/CL 328-201)"，本發(fā)明制備的碳纖維增強碳滑 塊已達到并優(yōu)于國家對時速350km/h及以下速度等級的動車組碳滑板的性能標準，具體性 能指標見表2。因此，該碳纖維增強碳受電弓滑板具有良好的力學性能和導(dǎo)電性能。
[0047] 表1采用傳統(tǒng)工藝和本專利工藝制備的C/C復(fù)合材料的性能指標
【主權(quán)項】
1. 一種高速鐵路動車組用碳纖維增強碳一體化受電弓滑板，所述受電弓滑板包括滑塊 (1)、托架（5)、氣道（3);其特征在于：所述托架（5)、滑塊（1)的材質(zhì)均為C/C復(fù)合材料；所 述滑塊（1)和托架（5)這兩個部件中至少一個部件在二者的接合面上沿長度方向設(shè)有一條 凹槽， 當凹槽僅開設(shè)在滑塊（1)上時，所述凹槽的槽壁上設(shè)有有耐高溫密封層（2a);所述托 架（5)與滑塊（1)相結(jié)合的頂面上設(shè)有耐高溫密封層（4a);將帶有凹槽和耐高溫密封層 (2a)的滑塊（1)和設(shè)有耐高溫密封層（4a)的托架（5)組裝后構(gòu)成受電弓滑板，所述受電弓 滑板中耐高溫密封層（2a)和耐高溫密封層（4a)構(gòu)成氣道（3)的氣道壁； 當凹槽僅開設(shè)在托架（5)上時，所述凹槽的槽壁上設(shè)有有耐高溫密封層（4b);所述滑 塊（1)與托架（5)相結(jié)合的底面上設(shè)有耐高溫密封層（2b);將帶有凹槽和耐高溫密封層 (4b)的托架（5)和設(shè)有耐高溫密封層（2b)的滑塊（1)組裝后構(gòu)成受電弓滑板，所述受電弓 滑板中耐高溫密封層（2b)和耐高溫密封層（4b)構(gòu)成氣道（3)的氣道壁； 當托架（5)與滑塊⑴上均設(shè)有凹槽時，滑塊⑴的凹槽為（6a)，所述凹槽（6a)的槽 壁上設(shè)有耐高溫密封層（2c);托架（5)的凹槽為（6b)，所述凹槽（6b)的槽壁上設(shè)有耐高溫 密封層（4c);將帶有凹槽（6a)、耐高溫密封層（2c)的滑塊（1)與帶有凹槽（6b)、耐高溫密 封層（4c)的托架（5)組裝后構(gòu)成受電弓滑板；述受電弓滑板中氣道（3)的氣道壁由耐高溫 密封層（2c)和耐高溫密封層（4c)構(gòu)成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速鐵路動車組用碳纖維增強碳一體化受電弓滑板，其 特征在于： 所述組裝是：通過耐高溫粘接膠或耐高溫導(dǎo)電粘接膠粘接，使得滑塊（1)和托架（5)構(gòu) 成所述的受電弓滑板；所述受電弓滑板中，托架（5)鑲嵌在滑塊（1)中或滑塊（1)鑲嵌在托 架（5)中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速鐵路動車組用碳纖維增強碳一體化受電弓滑板，其 特征在于： 所述耐高溫密封層（2a)、耐高溫密封層（2b)、耐高溫密封層（2c)、耐高溫密封層（4a)、 耐高溫密封層（4b)、耐高溫密封層（4c)的材質(zhì)選自耐100°C以上高溫的硅橡膠、三元乙丙 橡膠、氟橡膠、熱塑性硫化橡膠、聚四氟乙烯中的一種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速鐵路動車組用碳纖維增強碳一體化受電弓滑板，其 特征在于： 所述耐高溫密封層（2a)與耐高溫密封層（4a)的材質(zhì)相同； 所述耐高溫密封層（2b)與耐高溫密封層（4b)的材質(zhì)相同； 所述耐高溫密封層（2c)與耐高溫密封層（4c)的材質(zhì)相同。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速鐵路動車組用碳纖維增強碳一體化受電弓滑板，其 特征在于： 所述滑塊（1)、托架（5)由碳纖維與熱解碳、樹脂碳、瀝青碳中至少一種組成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高速鐵路動車組用碳纖維增強碳一體化受電弓滑板，其 特征在于： 所述碳纖維增強碳滑塊（1)的密度為1. 75~I. 90g/cm3。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6任意一項所述的一種高速鐵路動車組用碳纖維增強碳一體化受 電弓滑板，其特征在于： 所述碳纖維增強碳滑塊（1)的抗壓強度彡160MPa，抗折強度彡llOMPa，沖擊韌性 彡 2. 5J/cm2,電阻率彡 31 μ Ω · m。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-6任意一項所述的一種高速鐵路動車組用碳纖維增強碳一體化受 電弓滑板，其特征在于： 所述滑塊（1)以及托架（5)的制備方法包括以下步驟： 步驟一 以密度為0. 30~0. 60g/cm3炭纖維預(yù)制體為原料；在保護氣氛下，于1500~2100°C熱 處理3~10小時后，進行碳沉積得到密度為I. 0~I. 6g/cm3的C/C多孔體； 步驟二 將步驟一所得C/C多孔體，通過聚合物浸漬-碳化工藝處理，直至得到密度為1. 60~ I. 90g/cm3的預(yù)成品； 步驟三 在保護氣氛下，于1800~3000°C，對步驟二所得預(yù)成品進行石墨化處理2~5小時后， 按設(shè)計的尺寸加工，分別得到所述碳纖維增強碳滑塊（1)和托架（5)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-6任意一項所述的一種高速鐵路動車組用碳纖維增強碳一體化受 電弓滑板，其特征在于：所述受電弓滑板還包括金屬導(dǎo)電網(wǎng)（6);所述金屬導(dǎo)電網(wǎng)（6)經(jīng)組 裝后，位于滑塊（1)和托架（5)的接觸面上。
【專利摘要】本發(fā)明涉一種碳纖維增強碳一體化受電弓滑板。所述受電弓滑板包括滑塊(1)、托架(5)、氣道(3)；所述托架(5)、滑塊(1)的材質(zhì)均為C/C復(fù)合材料；該受電弓滑板中碳纖維增強碳滑塊(1)粘接在托架(5)上；所述碳纖維增強碳滑塊(1)和托架(5)中至少一者的沿長度方向開設(shè)的凹槽，并且該凹槽設(shè)于碳纖維增強碳滑塊(1)和托架(5)的接合處，在碳纖維增強碳滑塊(1)所開凹槽的槽壁粘接有耐高溫密封層(2)，當碳纖維增強碳滑塊(1)與托架(5)粘接成一體時，耐高溫密封層(2)與托架(5)形成一個與受電弓快速降弓裝置的氣道相連通的氣道(3)。
【IPC分類】B60L5-20
【公開號】CN104709094
【申請?zhí)枴緾N201510157350
【發(fā)明人】方華嬋
【申請人】中南大學
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年4月3日