基于WC粒子摻雜改性提高碳/銅復合材料綜合性能研究

謝寶志,黃雪霏,李簫波,林光華,楊澤鋒

(1.中鐵二局集團電務工程有限公司,成都 610031；2.西南交通大學電氣工程學院,成都 611756)

引言

碳/銅復合材料是一種既包含了碳材料自潤滑、耐高溫、耐摩擦磨損等優點，同時又結合了銅材料具有良好導電導熱性優點的新型復合材料，因此被廣泛應用于滑動導電材料、電子封裝材料以及高溫結構材料[1-5]。目前作為高速列車傳遞能量唯一途徑的受電弓滑板逐漸采用了包括碳/銅復合材料在內的各種浸金屬碳材料[6]，但隨著列車運行速度和牽引功率的提升，對滑板材料的要求越來越高，故亟需開發一種性能更加優異的材料以提高列車運行的安全性、可靠性和環保性。目前，碳/銅復合材料的主要制備方法以液相浸漬法為主，這種外加壓力使銅熔體逐漸驅替預制體內多余氣體的方法得到的復合材料組織致密、潤滑，綜合性能比較優越[7]。但是由于碳銅兩相材料間所具有的天然不潤濕性，導致浸漬過程中氣體在多孔碳基體孔隙內部滯留形成氣隙缺陷，影響復合材料的性能。

針對碳銅兩相間不潤濕的問題，目前主要有銅基體合金化[8]、碳基體表面包覆[9-11]和碳基體優化等方法，雖在一定程度上改善了界面間的潤濕性，但在綜合性能提升方面仍存在一定的局限性，同時忽略了對于兩相界面間微觀下的數值分析。另外，碳化物已被證明與銅相具有良好的潤濕性[12-13]，尤其是商用陶瓷材料碳化鎢(WC)其本身就具有良好的導電導熱性，作為可靠的增強材料之一引起了國內外學者的廣泛關注[14-16]。……