题目：高电导低磨损炭基复合材料的研究

炭基复合材料是一类广泛使用的电接触材料，由于其具有良好的导电性、耐电弧性以及自润滑性能而被用于制造电力机车受流器滑板。由于磨耗损失的费用增长和铁路的提速要求，对滑板的性能提出了更高的要求。本文采用热压－固化工艺研制出了一种导电性能优良、有较强力学性能和磨损率小的新型炭基复合材料。该材料以电解铜粉为导电相，以天然石墨粉为固体润滑剂，以短切炭纤维和焦炭颗粒为增强相，以热固性改性酚醛树脂为粘结剂。论文首先对材料的成型工艺进行了探索，并通过对材料微观结构、物理性能、力学性能和摩擦磨损性能的分析，研究了不同组分含量对材料性能的影响，对材料组分进行了优化。研究结果表明：随着短切炭纤维和酚醛树脂含量的增加，复合材料的电阻率都是先减少后增加，当短切炭纤维含量为5wt.％和酚醛树脂含量为20wt.％时，其电阻率存在最小值；短切炭纤维增强效果显著，炭纤维含量5wt.％时，材料弯曲强度存在极大值，而随酚醛树脂含量的增加，复合材料的弯曲强度逐渐增大且趋于平缓。电解铜粉含量对复合材料弯曲强度影响较小，但其对材料电阻率的影响较大，随着电解铜粉含量的增加，复合材料的电阻率不断下降，当电解铜粉含量在20wt.％～25wt.％期间复合材料电阻率急剧下降；超过25wt.％时电阻率变化则趋向平缓。随着焦炭粉的加入，复合材料的弯曲强度有了显著提高，在焦炭粉含量为35wt.％时弯曲强度达到最大值68.8MPa，比未添加焦炭粉时提高了近36％；同时，当焦炭粉含量为35wt.％时，复合材料的电阻率已经达到了现用浸金属滑板的导电水平；焦炭粉含量35wt.％的复合材料具有最低的磨损率，且在磨损过程中能在磨损表面形成较为完整的自润滑膜。在理论分析与实验研究的基础上确定了比较合理的组分配比：短切炭纤维5wt.％、酚醛树脂20wt.％、电解铜粉25wt.％、焦炭粉35wt.％，其余为天然石墨。