[发明专利]纤维增强铜基复合材料接触线的增强芯

说明书

本发明实施例提供了一种纤维增强铜基复合材料接触线的增强芯，由铜合金丝和碳纤维束组成，增强芯的轴向包括多个重复的特征循环段，每个特征循环段的径向截面包括由碳纤维束与铜合金丝排列而成的子结构。在每个所述子结构内，一个或者多个碳纤维束和一个或者多个铜合金丝交错编织排列。由于碳纤维具有抗拉强度大，模量高等特点，故增强芯具有较大的抗拉强度，碳纤维与铜及添加的合金元素之间不存在电位差，可提升接触线整体的耐腐蚀性，故增强芯具有较强的耐电化学腐蚀性能。

技术领域

本发明涉及接触线技术领域，尤其涉及一种纤维增强铜基复合材料接触线的增强芯。

背景技术

接触线是电气化铁路弓网系统的关键组成部分，要求具有足够的抗拉强度来承受其悬挂张力，以保证电气化铁路机车获得良好的取流；同时要求具有优异的导电性能，以保证电气化线路较低的电能损耗。

如今，国内电气化铁路建设进入了一个高速发展时期，时速为250公里、350公里的高速铁路建设和运营的技术已经成熟，与此同时国内外掀起了时速超过400公里的超高速铁路的开发和研究热潮，这对电气化铁路接触网提出了更高的要求，要求接触线具备极高的抗拉强度来承受更高的悬挂张力，从而提高接触线波动传播速度和降低机车高速运行时产生的离线火花。

铜合金是高速铁路接触线应用最广泛的材料。但长期以来，在铜合金接触线的研究和制备中存在高强度和高导电性之间的矛盾。添加合金元素是提高铜合金接触线抗拉强度的传统解决方法，然而添加溶质原子会导致晶格畸变，进而造成其导电性能的降低。目前，现有的高强铜合金接触线都以牺牲导电性和塑性为前提。

为了解决铜合金接触线存在高强度和高导电性之间的矛盾，国内外尝试采用复合结构接触线，我国尝试使用了CGLN-250铝包钢电车线，日本也尝试了许多种，诸如TA铝包钢、CS铜包钢、CSD铜包钢的接触线。但铝、钢、铜三者电极电位不同，易发生电化学腐蚀，故整体存在耐腐蚀性差、金属增强芯易与基体材料剥离等诸多问题。

发明内容

本发明的实施例提供了一种纤维增强铜基复合材料接触线的增强芯，以提供一种结构和性能都满足铁标要求的纤维增强铜基复合材料接触线。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种纤维增强铜基复合材料接触线的增强芯，所述增强芯由铜合金丝和碳纤维束组成，所述增强芯的轴向包括多个重复的特征循环段，每个特征循环段的径向截面包括由碳纤维束与铜合金丝排列而成的子结构。

进一步地，在每个所述子结构内，一个或者多个碳纤维束和一个或者多个铜合金丝交错编织排列。

进一步地，在每个特征循环段的径向截面中包括多个所述子结构，多个所述子结构环绕所述增强芯的中心对称排列。

进一步地，每个子结构中的碳纤维束和铜合金丝环绕所述子结构的中心旋转。

进一步地，在每个所述子结构内，一个或者多个碳纤维束和一个或者多个铜合金丝复合构成。

进一步地，所述子结构包括三角形子结构、成对子结构和圆环子结构。

进一步地，所述增强芯的表面经过覆铜处理和表面圆整处理。

进一步地，所述增强芯和包覆所述增强芯的被铜合金基体中包括的合金元素的类别相同，并且所述增强芯中添加的合金元素的质量百分比不高于设定阈值。

进一步地，所述增强芯中的碳纤维束为抗拉强度在3.0GPa以上的碳纤维。

所述铜合金丝中的合金元素包括铜银或铜锡或铜镁合金。