炭基新材料制备与应用

【中试放大】高铁受电弓炭/金属滑板复合材料

发布时间:2021-11-18

  一、技术背景
  近年来,我国高铁取得了举世瞩目的成就,已成为高铁技术出口大国。但作为高速列车获得动力的关键部件—受电弓滑板材料全部依靠进口,其质量直接影响着行车的安全性。炭/金属滑板是理想的受电弓滑板材料,其昂贵进口价格和巨大需求量不利于高速、重载列车的持续发展,因此,实现高性能炭/金属滑板的国产化已经成为亟需解决的问题。
  二、技术内容
  炭/金属滑板材料是在高温高压作用下利用熔化的液态金属将炭质压块中的气孔填满而形成的。炭质基体的孔结构决定着金属在其内部的分布状态,金属在炭质坯体中呈细网状结构均匀分布的理想分布状态,可有效提高对炭质坯体的增密补强效果、改善材料的摩擦磨损性能。本项目通过对各组分原材料种类、粒度大小、成分配比及均匀混捏、成型和高温热处理工艺的系统研究,掌握了孔径尺寸和孔径分布可控的多孔高性能炭基体制备技术;在此基础上,通过合金与炭基体间的浸润性、高温高压浸渍工艺及其在炭基体中的分布状态等的系统研究,掌握了将金属浸渗到多孔石墨基体中的界面控制技术。
  三、技术优势
  目前国内生产的C26P、C203和SK2型炭/金属滑板,仅可用于时速小于200公里的普通电车上。其工作时存在金属易发生粉化、粘连现象且金属在复合材料中的局部团聚导致局部摩擦系数过大、磨损高以及材料结构均匀性差等问题,无法满足高铁机车的安全运营。本技术攻克了上述制约炭/金属滑板高性能化的技术难题,所制炭/金属滑板材料结构致密、金属在炭质基体中高度填充且呈细网状均匀分散,具有优异的力学和摩擦学性能。
  四、项目经济性评估
  受电弓滑板材料是高铁机车导入电能的关键部件,市场需求巨大:预计2017年,我国受电弓滑板需求量将超过90万条,全球受电弓滑板的需求量将超过200万条。目前我国高铁所需受电弓滑板材料全部依靠进口,其昂贵(6000元~10000元/条)的进口价不利于我国高速、重载列车配套产业的持续发展。以10万条/年生产规模计算,项目投资需0.8~1亿元(包括厂房、制备装置、分析检测装置和水电、人员成本费等),所制高性能受电弓炭/金属滑板材料的成本为1000~2000元/条,为进口成本的1/4左右。
  五、合作方式
  合作开发。
  六、联系方式
  电话:0351-4041154,传真:0351-4041153,邮箱:liangchen@sxicc.ac.cn,hanxinyu@sxicc.ac.cn。

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