Уменьшение краевого угла смачивания углерода медью в графито-медных токосъемных материалах
В качестве токосъемных материалов на электрифицированном транспорте широко применяются угольно-медные материалы. Благодаря пропитке медью углеродной матрицы улучшаются электропроводность и механические свойства токосъемного материала, но главным недостатком таких материалов является отсутствие физико-химического взаимодействия меди с углеродной матрицей. Основной задачей данной работы является обеспечение надежного смачивания углерода медью, когда расплавленная медь самопроизвольно растекается по углероду. Известно, что в системе медь — графит практически отсутствует смачивание. В работе эта проблема решается с помощью модифицирования поверхности графита тонким слоем карбида ниобия, карбида хрома, карбида молибдена, а в качестве металлического компонента использовались сплавы меди с карбидообразующими элементами. На всех образцах в зависимости от содержания меди определяли предел прочности на сжатие, плотность, удельное электрическое сопротивление. Также при разных температурах измерялся угол смачивания медью или бронзой модифицированного графита. В ходе проведенных исследований показано, что для увеличения степени смачивания медью графит следует покрывать карбидами ниобия; аналогичные, но несколько худшие результаты были получены для карбидов хрома и молибдена. При температуре 1450 °С расплавленная медь идеально смачивает графит, модифицированный ниобием. Легирование меди гафнием или цирконием приводит к ухудшению смачивания модифицированного графита.