湿度对纯铜载流磨损的影响

发布时间：2019-09-28 12:40

【摘要】：随着科技的发展和工业的进步,载流摩擦副越来越多的应用到交通运输、航空航天、高压开关、微机电系统等工业领域。载流摩擦副的损伤受服役条件、环境因素等多重原因的影响,本文针对湿度对载流磨损的影响,利用气氛可控单点载流磨损试验机,在滑动电接触条件下研究了湿度可控条件下铜材料的磨损机制。当相对湿度为10%、60%、92%时,通10A电流的磨损深度比未通电时分别下降了0.628μm,0.672μm,2.187μm。湿度为10%时,铜表面发生严重的粘着磨损,且随着电流的增加粘着磨损仍然大量存在。湿度为60%时,摩擦表面有少量的粘着现象,随着电流的增大,粘着现象减少,表面变的光滑,磨损形式逐渐转变为氧化磨损。湿度为92%时,随着电流的增加,粘着磨损得到改善,磨损表面粗糙度下降,材料去除的方式为磨粒磨损和少量氧化剥落。此结果表明湿度和电流的共同作用影响了载流摩擦副磨损机制。湿度的增加和电流的介入增加表面氧化程度。尤其在湿度为92%、电流为10A时,表面氧元素原子个数比增加了2.55倍。机械作用引发的摩擦氧化与电流引发的电化学氧化对载流磨损的影响机制不同。不通电时湿度的增加有助于材料的摩擦化学氧化但并未显著改善粘着磨损;通电流时发生电化学氧化,氧化程度大幅增加并形成氧化膜从而降低了粘着磨损。对于载流摩擦副,湿度的增加同时促进摩擦化学氧化和电化学氧化,从而增加表面氧化程度并导致磨损形式从粘着磨损转化为磨粒磨损和氧化磨损。本论文结果有助于理解湿度环境中载流摩擦副的表面氧化和表面接触状态变化,同时本文湿度控制的结果可直接应用于载流摩擦试验机改造。
【图文】：

摩擦副,多功能,载流

（c）表面织构（兼具疏水、耐磨功能）图 1-1 多功能摩擦副Fig. 1-1 Multifunctional friction pair擦副应用背景副是典型的功能摩擦副之一，是轨道交通、雷达、航输电流的首要选择。典型的载流摩擦副如图 1-2 所示擦副（图 1-2a），一旦出现不良接触，不仅会造成，还会造成巨大的经济损失，甚至危及到公共交通的摩擦副，太阳能面板的滚动汇流环，如果载流摩擦副常工作，整个卫星都将不能工作。如图 1-2b，风电度来控制风轮的转速，进而控制风机的输出功率，如不能控制叶片的角度，从而影响风力发电的效率，甚统成为摆设。图 1-2c 雷达中的载流摩擦副一旦失效

载流,摩擦副

（c）直升机机载雷达图 1-2 典型载流摩擦副Fig. 1-2 Typical current carrying friction pairs时包含摩擦系统和电接触系统，从接触特性，载流摩擦副的导电特性是由接触表面的状统的摩擦学特性。因此，不管是影响摩擦系流电压，接触电阻、电弧特性，，材料表面形、接触压力、环境气氛（如湿度、氮气环境另外，从使用特性来说，由于载流摩擦副同擦和导电之间存在着同步特性，并且这种同擦系数剧烈波动，很可能会引起电流质量迅接触表面，破坏了接触状态，将会引起后续图 1-3 为载流摩擦接触系统模型[8]。
【学位授予单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG146.11

【参考文献】