銅基自潤滑復合材料的電磨損及電弧燒蝕性能研究.pdf

1、滑動電接觸材料的功能是在設備的固定部件和運動部件之間傳導電流，其在運行過程中受到機械載荷和電載荷的共同作用。理想的滑動電接觸材料即要具備良好的減摩耐磨性能，又要具備優(yōu)異的電接觸性能。銅-石墨復合材料因其優(yōu)異的機械強度、良好的導電導熱性能以及自潤滑特性，常被用來制各電刷、受電弓滑板等滑動電接觸元件。然而隨著各類電機的高速高載化以及航空航天工業(yè)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)銅-石墨復合材料已經(jīng)越來越無法滿足要求。
　　采用粉末冶金熱壓方法制備了石墨

2、含量分別為30wt％、25wt％、20wt％和15wt％，二硫化鎢含量分別為0wt％、5wt％、10wt％和15wt％的四種銅基自潤滑復合材料，在通電條件下研究了成分對銅-石墨-二硫化鎢復合材料摩擦磨損性能的影響。結(jié)果表明:銅-石墨-二硫化鎢雙潤滑劑復合材料在800℃燒結(jié)時可以在保證其潤滑性能的同時獲得較高的機械強度。隨著二硫化鎢和石墨質(zhì)量比的增加，復合材料的接觸電壓降隨之增加，而銅-20wt％石墨-10wt％二硫化鎢復合材料在電磨損過

3、程中展現(xiàn)出最佳的磨損抗力，這主要是由于石墨和二硫化鎢之間優(yōu)異的協(xié)同潤滑作用。研究表明在銅-石墨復合材料中添加適量的二硫化鎢可以在電能損耗增加不多的同時顯著提高其磨損抗力。
　　研究了空氣和真空環(huán)境下電流對銅-石墨-二硫化鎢復合材料摩擦學行為的影響，并分析了二硫化鎢納米管在電滑動磨損過程中的作用。結(jié)果表明:無論在空氣還是真空中，復合材料帶電條件下的摩擦系數(shù)和磨損率都要比純機械磨損時大，這是因為電流破壞了表面潤滑膜的連續(xù)性，加劇了摩擦

4、表面間的粘著?？諝庵?，由于銅的氧化物、二硫化鎢和石墨的協(xié)同潤滑作用，復合材料表現(xiàn)出相對較低的摩擦系數(shù)和磨損率;而真空中只有二硫化鎢提供潤滑，摩擦接觸界面發(fā)生嚴重的粘著磨損和磨粒磨損，導致復合材料的摩擦系數(shù)和磨損率較高。真空中接觸界面高溫及表面潤滑膜中含量較高的銅使得實際載流面積大大增加，因此復合材料的接觸電壓降較低。使用少量二硫化鎢納米管替代復合材料中的部分二硫化鎢粉末可以提高復合材料的磨損抗力并降低接觸電壓降。
　　研究了電流極

5、性、電流密度以及滑動速度對銅基自潤滑復合材料滑動電磨損性能的影響。結(jié)果表明:空氣環(huán)境中，離子的定向運動促進了正刷表面的氧化過程但抑制了負刷表面的氧化過程，導致正刷的磨損率高于負刷;而真空環(huán)境中，除了常規(guī)的磨損外，金屬液橋侵蝕和電弧侵蝕造成正刷損失額外的材料，而負刷獲得額外的材料，所以正刷的磨損情況較負刷嚴重?？諝猸h(huán)境中正刷的接觸電壓降低于負刷，而真空環(huán)境中卻相反，正刷的接觸電壓降更高。由于電流熱效應破壞了表面潤滑膜的連續(xù)性以及引起局部接

6、觸區(qū)域材料軟化甚至熔化，復合材料的接觸電阻隨著電流密度的增大而降低，而磨損率隨著電流密度的增大而增大。因為摩擦表面間粘附氣體分子膜的作用，當滑動速度由5m/s增大到15m/s時，復合材料的接觸電阻逐漸增大，而磨損率在10m/s時達到最小值。
　　研究了銅-30vol％石墨、銅-30vol％二硫化鎢和銅-30vol％二硫化鉬三種單潤滑劑銅基自潤滑復合材料的抗電弧燒蝕性能。結(jié)果表明:石墨熔點較高，在電弧放電瞬間主要以氧化的形式損耗，而