[发明专利]高铁用高电导率受电弓滑板用复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种高铁用高电导率受电弓滑板用复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）低密度碳纤维增强基体碳坯体的制备

a 三维编织碳纤维受电弓滑板预制体；

b 脱胶处理

三维编织碳纤维受电弓滑板预制体脱胶处理，处理条件为真空环境，脱胶温度为900~2100℃，全程时间为0.5~3h；

c 化学气相渗积法致密化

采用化学气相渗积法对脱胶处理后的三维编织碳纤维受电弓滑板预制体进行热解碳增密，制得密度为1.2~1.5 g/cm³之间的低密度碳纤维增强基体碳坯体；其中化学气相渗积法中的碳源气体为丙烷、天然气或者其混合气体，稀释气体为氮气、氢气或者其混合气体，碳源气体与稀释气体体积比为1:1~4，渗积时间为50~200h，渗积温度为900~1200℃，压力为1000~5000Pa；

d高温石墨化处理

将制得的低密度碳纤维增强基体碳坯体在高温炉中进行的高温石墨化处理，处理条件为氩气惰性气体保护，温度为1800~2400℃，压力为1000~5000Pa，处理时间为1.5~2.5h；

2）渗剂的制备

a 按质量百分比：Cu 92~98%；添加剂Cr 1.35~5%、W 0.2~1%、Co 0~2%、Ni0~2%配置渗剂原料；其中原料均选择纯度大于等于99.99%，粒径0.6~2um 的粉末，原料在球磨机中混合均匀；

b 熔炼：在1600℃~2300℃的真空环境下熔炼后浇铸成锭，切割成块，制得渗剂；

3）碳铜双元基受电弓滑板用复合材料的制备

将低密度碳纤维增强基体碳坯体置于装有渗剂的石墨坩埚中在高温炉中进行液相浸渗，制备得到碳铜双元基受电弓滑板用复合材料；高温炉内采用真空环境，熔融浸渗条件为1300~1700℃下保温0.5~3h。

2.根据权利要求1所述的高铁用高电导率受电弓滑板用复合材料的制备方法，其特征在于：三维编织碳纤维受电弓滑板预制体选用碳纤维采用三维编织工艺形成；所述三维编织工艺为三维四向四步法编织工艺。

3.根据权利要求1所述的高铁用高电导率受电弓滑板用复合材料的制备方法，其特征在于：所述三维编织碳纤维受电弓滑板预制体中的碳纤维选用T300碳纤维，其密度1.76 g/cm³，抗拉强度3530 MPa，弹性模量230 Gpa，碳纤维直径7.13 μm，束丝为3000束。

4.根据权利要求1所述的高铁用高电导率受电弓滑板用复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤3）受电弓滑板用碳铜双元基复合材料的制备中：由受电弓滑板用碳铜双元基复合材料的预期密度和低密度碳纤维增强基体碳坯体密度之差计算出浸渗所需渗剂的理论质量，取理论值的1.5~2.5倍渗剂置于石墨坩埚中，并将低密度碳纤维增强基体碳坯体掩埋于渗剂中置于高温炉中进行熔融浸渗制得密度为2.1~2.7 g/cm³的碳铜双元基受电弓滑板用复合材料。

5.根据权利要求1所述的高铁用高电导率受电弓滑板用复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤3）制备得到碳铜双元基受电弓滑板用复合材料的密度为2.1~2.7 g/cm³。

6.根据权利要求1所述的高铁用高电导率受电弓滑板用复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤2）a中原料在球磨机中混合时间为24-48h。

7.一种由权利要求1-6任一权利要求所述的高铁用高电导率受电弓滑板用复合材料的制备方法制得的碳铜双元基受电弓滑板用复合材料。

8.一种用于高铁用高电导率受电弓滑板用复合材料的渗剂，其特征在于：包括按质量百分比配置渗剂原料：Cu 92~98%；添加剂Cr 1.35~5%、W 0.2~1%、Co 0~2%、Ni0~2%；其中原料均选择纯度大于等于99.99%，粒径0.6~2um 的粉末，原料在球磨机中混合均匀；在1600℃~2300℃的真空环境下熔炼，熔炼后浇铸成锭，并分割成块，得到渗剂。