载流摩擦副的电弧损伤机制研究

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2、；（工作单位职称）委员；毕－户处奉ｉ导师：减命独创性声明本人郑重声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据本人所知，论文中不包含其他，除了文中特别加Ｗ标注和致谢之处外人己经发表或撰写过的研巧成果，也不包含为获得机械科学研究总院或其他教育机一构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。加学位论文作者签名：批与日期：学位论文版权使用授巧书、使用学位论文的规定本人完全了解机械科学研巧总院有关保留，有权保留并

3、。向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁，论查盘允许文被阅和借阅本人授レ入学研总院ッ位论文的全部或关进，权机械科宛可将学部分内容编有数据库行检索、、汇。可Ｗ用影或描手段学位论文采印缩印扫等复制保存编的论适涉密学位文在解密后用本授权书）（者签名：导签名；作和為师、化．＞八／ｉ期；期；日日机械科学研究总院博士学位论文摘要摘要载流摩擦副是具有载流功能的摩擦副，广泛运用在轨道交通、电力、电子、控制等领域。随着科技的发展，载流摩擦副的服役工况越来越苛刻，原有技术无法满足我国相关领域的需要，已经制约了相关领域的发展。本文以纯铜

4、、电力机车用铜基粉末冶金滑板材料、浸铜碳滑板材料和Cu-石墨材料为销试样，与QCr0.5材质盘试样配副开展铜基材料载流摩擦学研究。对载流摩擦学特性的研究表明，载流特性与摩擦磨损特性耦合作用，表现为，电因素导致配副的摩擦磨损性能大幅度恶化，且随着电流的增加，磨损率增大；摩擦条件导致载流质量下降，且随着摩擦条件的恶化，载流质量下降幅度增大；通过回归分析发现，电流、速度和载荷是磨损率与载流效率的重要影响因素，且对二者影响大小的排序不同，三因素的影响相互耦合作用；动态摩擦系数和动态电流存在一定程度的对应关系，具有耦合作用关系。对载流摩擦过程中伴生电弧的过程及

5、其对载流摩擦影响的研究表明，电弧萌生于摩擦界面，持续时长为毫秒级甚至更短，电弧的萌生、发展和湮灭过程具有时空随机性和动态性，随机性表现包括起弧地点随机、燃弧时长随机、电弧强度随机，动态性包括弧柱有沿摩擦切线方向运行的趋势，具体过程有波动，电弧强度有波动；电弧与摩擦磨损特性和载流特性存在一定关系。对载流摩擦过程中破坏机制的研究表明，材料损伤与导电品质恶化耦合作用，且二者的作用存在不均匀性。材料的损伤形式除常见的干摩擦损伤形式外，电因素导致材料损伤形式发生变化，还直接造成材料损伤，表现为，摩擦面温度大幅度升高，材料氧化严重，表层和次表层金属塑性流动幅度增

6、大，表面严重粗糙化，电弧在表面造成严重的熔融和喷溅。载流摩擦过程中，材料损伤的不均匀性表现为，靠近磨损面的入口处主要是机械损伤，靠近出口处主要是电损伤，且随着电因素和摩擦条件恶化，电损伤相对增加，机械损伤相对减少。相对滑动恶化载流摩擦副的导电品质，随着摩擦条件的恶化，导电品质恶化加剧。载流摩擦副的主要导电方式为接触导电和电弧导电，靠近磨损面的入口处主要是接触导电，靠近出口处主要是电弧导电，且随着电因素和摩擦条件恶化，接触导电相对减少，电弧导电相对增加。依据损伤机制开发了Cu-石墨材料，在摩擦表面形成连续-自生-导电-润滑膜，使配副运行平稳，抑制了电弧

7、及其危害，实现了载流摩擦特性与摩擦磨损特性的同步改善。对于载流摩擦学性能耦合作用关系方面的研究结果对抑制电弧损伤技术有指I机械科学研究总院博士学位论文载流摩擦副的电弧损伤机制研究导意义，材料开发方面的工作有望为载流摩擦副的合理选材提供技术支持。关键词：载流，摩擦，磨损，电弧，耦合II机械科学研究总院博士学位论文ABSTRACTABSTRACTCurrent-carryingfrictionalpairs,namelyslidingorrollingcontactpairsprovidingcurrent-carryingcapability,whic

8、harewidelyappliedinfieldsoftransportations,electricpow