空间滑动电接触材料的性能及其寿命增长研究

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1、中图分类号UDC博士学位论文学校代码密级10533空间滑动电接触材料的性能及其寿命增长研究Thepropertiesandlifetimegrowthresearchofslidingelectricalcontactmaterialsforspaceapplication作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：副指导教师：论文答辩日期王新平材料科学与工程材料学粉末冶金研究院黄伯云院士周科朝教授答辩委员会主席中南大学二。一三年六月原创性声明本人声明，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

2、成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：立遮象日期：鱼堕L年』月五日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研

3、究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。作者签名：立亟聋一导师签名：趁日期：业年立月正日空间滑动电接触材料的性能及其寿命增长研究摘要：论文以卫星用银基固体自润滑电刷材料为研究对象，以实现该材料空间应用寿命的增长。通过对银基固体自润滑材料性能的测试分析，全面了解材料的基本力学性能及其摩擦磨损性能的基础上，分别研究了固溶强化和碳纤维增强两种方式在提高银基固体白润滑材料抗磨损性能方面的作用规律及实施效果，并与现役材料进行对比，揭示了材料寿命增长机理；对AuNi9、AgCul0丝式电刷材料

4、进行了载流摩擦磨损性能的研究，掌握了该类材料的滑动电接触特性，通过与银基固体白润滑材料的性能对比，清晰而全面地掌握了主流国产空间滑动电接触材料的综合性能及应用特点；采用所得固溶强化银基固体白润滑材料作为环体材料，开展了空间导电环工程样机制备工作，对样机的各项电器性能进行测试，评估了所得样机的使用性能，为开发新一代大功率、长寿命空间导电环产品提供了有力的支撑。论文获得如下结论：1)采用化学法掺铜工艺制备了Ag—Cu复合粉末，然后采用气氛保护热压方法制备了Ag一2．5Cu一8MoS2复合材料，所得材料的组织结构均匀、稳定，各功能

5、层界面清晰，结合良好；所得材料的相对密度大于96．5％，自润滑功能层的抗弯强度为167．2]、，lPa，硬度大于HB50，摩擦系数0．12～0．20，磨损率<2x10。13m3／N·m，静态接触电阻

6、固溶强化，所得材料的磨损率由前期的50x10。14m3／N·m降低到5～8x10。14m3／N·m，材料磨损率降低程度达一个数量级，表明气雾化粉末电刷材料具有较好的耐磨性，延长了电刷的使用寿命。3)研究发现粉末粒度及级配效果对Ag一2．5Cu一8MoS2复合材料的力学性能和MoS2分布状态的作用影响显著。气雾化Ag一2．5Cu一8MoS2复合材料的硬度和抗弯强度随着合金粉末粒度的减小而提高，当粉末粒度从一300+400目减小至．500目时，复合材料的硬度和抗弯强度分别从HB45．9、88．08^／lPa提高至HB56．8、1

7、79．08MPa；随着银铜合金粉末粒度的减小，MoS2团聚体在Ag一2．5Cu．8MoS2复合材料基体中的分布均匀性得到提高，材料的摩擦系数波动和稳定摩擦系数都随着减小，显著改善了材料服役的稳定性。4)采用经石墨化处理的碳纤维对Ag．2．5Cu一8MoS2复合材料进行磨损强化，获得了多种组分的Ag一2．5Cu．8MoS2一xCf材料。结果表明，随着碳纤维含量的增加，复合材料的摩擦系数略有上升，但材料的磨损率获得了有效的改善，当碳纤维体积分数从O％增加到15％时，复合材料的磨损率从6．31x10’14m3／N·m降低到2．07

8、x10J4m3／N·m，即材料的磨损率获得了三倍的提升，磨损强化作用显著。5)对Ag一2．5Cu一8MoS2．xCf材料的载流摩擦磨损性能的研究表明，电流的加载对各材料磨损率的影响较小，但碳纤维的加入对材料的接触压降影响显著。结果表明，所制备的各组分材料的接触压降基本在O．03～0．09V