空間滑動電接觸材料的性能及其壽命增長研究.pdf

1、論文以衛(wèi)星用銀基固體自潤滑電刷材料為研究對象，以實(shí)現(xiàn)該材料空間應(yīng)用壽命的增長。通過對銀基固體自潤滑材料性能的測試分析，全面了解材料的基本力學(xué)性能及其摩擦磨損性能的基礎(chǔ)上，分別研究了固溶強(qiáng)化和碳纖維增強(qiáng)兩種方式在提高銀基固體自潤滑材料抗磨損性能方面的作用規(guī)律及實(shí)施效果，并與現(xiàn)役材料進(jìn)行對比，揭示了材料壽命增長機(jī)理;對AuNi9、AgCu10絲式電刷材料進(jìn)行了載流摩擦磨損性能的研究，掌握了該類材料的滑動電接觸特性，通過與銀基固體自潤滑材料的

2、性能對比，清晰而全面地掌握了主流國產(chǎn)空間滑動電接觸材料的綜合性能及應(yīng)用特點(diǎn);采用所得固溶強(qiáng)化銀基固體自潤滑材料作為環(huán)體材料，開展了空間導(dǎo)電環(huán)工程樣機(jī)制備工作，對樣機(jī)的各項(xiàng)電器性能進(jìn)行測試，評估了所得樣機(jī)的使用性能，為開發(fā)新一代大功率、長壽命空間導(dǎo)電環(huán)產(chǎn)品提供了有力的支撐。
　　論文獲得如下結(jié)論:
　　1)采用化學(xué)法摻銅工藝制備了Ag-Cu復(fù)合粉末，然后采用氣氛保護(hù)熱壓方法制備了Ag-2.5Cu-8MoS2復(fù)合材料，所得材料的

3、組織結(jié)構(gòu)均勻、穩(wěn)定，各功能層界面清晰，結(jié)合良好;所得材料的相對密度大于96.5％，自潤滑功能層的抗彎強(qiáng)度為167.2 MPa，硬度大于HB50，摩擦系數(shù)0.12～0.20，磨損率＜2×10-13 m3/N·m，靜態(tài)接觸電阻＜0.54mΩ;摩擦磨損性能測試結(jié)果表明，該材料在3A電流下其穩(wěn)態(tài)摩擦系數(shù)在0.2左右，穩(wěn)態(tài)工作壽命在10km以上，上述性能全面滿足某型號衛(wèi)星對滑動電接觸材料所提出的工藝技術(shù)指標(biāo)要求。
　　2)采用粒度細(xì)小、分布

4、合理的氣霧化AgCu合金粉末取代原有化學(xué)法制備的Ag-Cu復(fù)合粉末制備了新型Ag-2.5Cu-8MoS2材料，實(shí)現(xiàn)了對該材料的固溶強(qiáng)化，所得材料的磨損率由前期的50×10-14m3/N·m降低到5～8×10-14 m3/N·m，材料磨損率降低程度達(dá)一個數(shù)量級，表明氣霧化粉末電刷材料具有較好的耐磨性，延長了電刷的使用壽命。
　　3)研究發(fā)現(xiàn)粉末粒度及級配效果對Ag-2.5Cu-8MoS2復(fù)合材料的力學(xué)性能和MoS2分布狀態(tài)的作用影響

5、顯著。氣霧化Ag-2.5Cu-8MoS2復(fù)合材料的硬度和抗彎強(qiáng)度隨著合金粉末粒度的減小而提高，當(dāng)粉末粒度從-300+400目減小至-500目時，復(fù)合材料的硬度和抗彎強(qiáng)度分別從HB45.9、88.08 MPa提高至HB56.8、179.08MPa;隨著銀銅合金粉末粒度的減小，MoS2團(tuán)聚體在Ag-2.5Cu-8MoS2復(fù)合材料基體中的分布均勻性得到提高，材料的摩擦系數(shù)波動和穩(wěn)定摩擦系數(shù)都隨著減小，顯著改善了材料服役的穩(wěn)定性。
　　4

6、)采用經(jīng)石墨化處理的碳纖維對Ag-2.5Cu-8MoS2復(fù)合材料進(jìn)行磨損強(qiáng)化，獲得了多種組分的Ag-2.5Cu-8MoS2-xCf材料。結(jié)果表明，隨著碳纖維含量的增加，復(fù)合材料的摩擦系數(shù)略有上升，但材料的磨損率獲得了有效的改善，當(dāng)碳纖維體積分?jǐn)?shù)從0％增加到15％時，復(fù)合材料的磨損率從6.31×10-14 m3/N·m降低到2.07×10-14 m3/N·m，即材料的磨損率獲得了三倍的提升，磨損強(qiáng)化作用顯著。
　　5)對Ag-2.5

7、Cu-8MoS2-xCf材料的載流摩擦磨損性能的研究表明，電流的加載對各材料磨損率的影響較小，但碳纖維的加入對材料的接觸壓降影響顯著。結(jié)果表明，所制備的各組分材料的接觸壓降基本在0.03～0.09V范圍內(nèi)動態(tài)變化，但材料的接觸壓降值及波動幅度明顯隨碳纖維含量增加而升高，即接觸狀態(tài)變差。因此認(rèn)為對于Ag-2.5Cu-8MoS2-xCf材料來說，在保障材料獲得良好接觸壓降水平的同時還要有較好的耐磨性，碳纖維的添加量控制在6 vol％左右為宜

8、（Ag-2.5Cu-8MoS2-6vol％Cf的磨損率為3.02×10-14 m3/N·m）。
　　6)通過對單絲/多絲AuNi9、AgCu10電刷材料常規(guī)摩擦磨損性能及載流摩擦磨損性能的測試，發(fā)現(xiàn)了該類材料的配對特點(diǎn)，其中AuNi9適于同具有的Au、Ni復(fù)合鍍層進(jìn)行配對，而AgCu10適于與黃銅鍍金層配對; AuNi9與Au、Ni復(fù)合鍍層配對獲得了最佳的載流摩擦磨損性能，平均摩擦系數(shù)0.9，平均接觸電壓0.5 mV/A，其平均接