铜镀金触点材料微动磨损实验及其失效物理分析

发布时间：2017-05-02 21:04

  本文关键词：铜镀金触点材料微动磨损实验及其失效物理分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：微动磨损是导致航空航天工程电气与电子系统中电接触失效的主要原因。本文以航天工程常用的铜镀金触点材料为研究对象,通过开发触点材料综合应力环境实验系统,结合失效触点的微观表面特征分析,着重研究微动频率、微动幅值、导通电流、环境温度等综合应力条件对触点材料电接触性能的影响规律,并以宏观和微观角度阐释触点材料微动磨损失效物理过程,从而确定了相应的微动磨损失效机理。 首先,根据电动振动台结构特点设计机械夹具结构,满足实际尺寸触点材料的夹持、法向压力的加载、法向力传感器、切向力传感器和温控模块的固定；通过接触电阻信号、正压力信号和切向力信号调理电路和信号采集电路的设计实现了测量系统功能；从而开发完成了触点材料综合应力环境实验系统,实现了微动频率、微动幅值、电流应力和温度应力等影响因素的调控。 然后,实验研究了微动幅值和微动频率参数对铜镀金触点材料接触电阻和摩擦力的退化影响规律。结合磨损触点表面微观形貌及元素成分分析,归纳总结了铜镀金触点材料的微动磨损失效特征,界定了不同微动磨损频率下三种磨损形式的微动幅值,并得到了关于幅值和频率的二维图谱。进而对微动磨损过程中出现的间歇失效现象进行探讨,通过统计分析间歇失效时间,得到了微动磨损过程中单周期内接触电阻的蜕变规律。 其次,实验研究了负载电流参数对铜镀金触点材料接触电阻的退化影响规律。结合磨损触点表面微观形貌和元素成分分析,详细区分了微动磨损失效触点表面具有的五种典型形貌特征。同时重点分析负载电流对熔化金属和击穿氧化膜能力的影响,探讨了金属间干摩擦和电流传导间的耦合效应。 最后,实验研究了温度环境应力对铜镀金触点材料接触电阻的退化影响规律。结合磨损触点表面微观形貌和元素成分分析,总结了不同温度条件下的接触电阻和材料表面微观形貌变化特征。确定了高温条件下磨损区域发生塑性形变并导致触点表面发生疲劳磨损是加剧触点对接触失效的原因。 本研究方法和结论可直接为航空航天用电器微动环境下的电接触失效分析提供依据,从而满足电气与电子系统“高可靠、长寿命”的需求。
【关键词】：电接触 微动磨损 失效物理 铜镀金触点 接触电阻
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TB302.3;TH117
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-20
• 1.1 课题的来源及研究的目的和意义9-11
• 1.1.1 课题来源9
• 1.1.2 课题研究的目的和意义9-11
• 1.2 材料微动磨损的国内外研究现状11-17
• 1.2.1 微动磨损测试技术的国内外研究现状11-15
• 1.2.2 触点材料微动磨损失效研究现状15-17
• 1.3 本文主要研究内容17-20
• 第2章 触点材料综合应力环境实验系统设计20-32
• 2.1 引言20
• 2.2 系统总体方案设计20-22
• 2.2.1 系统设计要求20
• 2.2.2 系统功能及技术指标20-21
• 2.2.3 总体方案设计21-22
• 2.3 硬件系统设计22-29
• 2.3.1 机械系统设计22-25
• 2.3.2 测量系统设计25-27
• 2.3.3 温度控制系统设计27-29
• 2.4 系统软件及数据处理方法29-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第3章 频率—幅值应力条件与触点微动磨损失效的实验研究32-44
• 3.1 引言32
• 3.2 微动频率和微动幅值对微动磨损特性的影响32-40
• 3.2.1 三种磨损形式的特征分析33-37
• 3.2.2 频率—幅值二维关系图谱37-40
• 3.3 间歇失效现象统计分析40-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第4章 电流应力条件与触点微动磨损失效实验研究44-53
• 4.1 引言44
• 4.2 负载电流对接触电阻的影响44-47
• 4.3 表面形貌分析47-52
• 4.4 本章小结52-53
• 第5章 温度环境应力条件与触点微动磨损失效的实验研究53-64
• 5.1 引言53
• 5.2 温度对接触电阻的影响53-56
• 5.3 表面形貌分析56-60
• 5.4 触点微动磨损失效退化过程分析60-63
• 5.5 本章小结63-64
• 结论64-65
• 参考文献65-69
• 攻读学位期间发表的学术论文69-71
• 致谢71

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1 张宏,戴振东;激光淬火对钛合金微动磨损性能影响的研究[J];激光与光电子学进展;1999年06期

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本文编号：341666