空間滑動電接觸材料的性能及其壽命增長研究

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1、中圖分類號UDC博士學位論文學校代碼密級10533空間滑動電接觸材料的性能及其壽命增長研究Thepropertiesandlifetimegrowthresearchofslidingelectricalcontactmaterialsforspaceapplication作者姓名：學科專業(yè)：研究方向：學院(系、所)：指導教師：副指導教師：論文答辯日期王新平材料科學與工程材料學粉末冶金研究院黃伯云院士周科朝教授答辯委員會主席中南大學二。一三年六月原創(chuàng)性聲明本人聲明，所呈交的學位論文是本人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究

2、成果。盡我所知，除了論文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得中南大學或其他單位的學位或證書而使用過的材料。與我共同工作的同志對本研究所作的貢獻均已在論文中作了明確的說明。作者簽名：立遮象日期：魚墮L年』月五日學位論文版權使用授權書本人了解中南大學有關保留、使用學位論文的規(guī)定，即：學校有權保留學位論文并根據國家或湖南省有關部門規(guī)定送交學位論文，允許學位論文被查閱和借閱；學?？梢怨紝W位論文的全部或部分內容，可以采用復印、縮印或其它手段保存學位論文。同時授權中國科學技術信息研

3、究所將本學位論文收錄到《中國學位論文全文數據庫》，并通過網絡向社會公眾提供信息服務。作者簽名：立亟聾一導師簽名：趁日期：業(yè)年立月正日空間滑動電接觸材料的性能及其壽命增長研究摘要：論文以衛(wèi)星用銀基固體自潤滑電刷材料為研究對象，以實現(xiàn)該材料空間應用壽命的增長。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性能及其摩擦磨損性能的基礎上，分別研究了固溶強化和碳纖維增強兩種方式在提高銀基固體白潤滑材料抗磨損性能方面的作用規(guī)律及實施效果，并與現(xiàn)役材料進行對比，揭示了材料壽命增長機理；對AuNi9、AgCul0絲式電刷材料

4、進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，通過與銀基固體白潤滑材料的性能對比，清晰而全面地掌握了主流國產空間滑動電接觸材料的綜合性能及應用特點；采用所得固溶強化銀基固體白潤滑材料作為環(huán)體材料，開展了空間導電環(huán)工程樣機制備工作，對樣機的各項電器性能進行測試，評估了所得樣機的使用性能，為開發(fā)新一代大功率、長壽命空間導電環(huán)產品提供了有力的支撐。論文獲得如下結論：1)采用化學法摻銅工藝制備了Ag—Cu復合粉末，然后采用氣氛保護熱壓方法制備了Ag一2．5Cu一8MoS2復合材料，所得材料的組織結構均勻、穩(wěn)定，各功能

5、層界面清晰，結合良好；所得材料的相對密度大于96．5％，自潤滑功能層的抗彎強度為167．2]、，lPa，硬度大于HB50，摩擦系數0．12～0．20，磨損率<2x10。13m3／N·m，靜態(tài)接觸電阻

6、固溶強化，所得材料的磨損率由前期的50x10。14m3／N·m降低到5～8x10。14m3／N·m，材料磨損率降低程度達一個數量級，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一2．5Cu一8MoS2復合材料的力學性能和MoS2分布狀態(tài)的作用影響顯著。氣霧化Ag一2．5Cu一8MoS2復合材料的硬度和抗彎強度隨著合金粉末粒度的減小而提高，當粉末粒度從一300+400目減小至．500目時，復合材料的硬度和抗彎強度分別從HB45．9、88．08^／lPa提高至HB56．8、1

7、79．08MPa；隨著銀銅合金粉末粒度的減小，MoS2團聚體在Ag一2．5Cu．8MoS2復合材料基體中的分布均勻性得到提高，材料的摩擦系數波動和穩(wěn)定摩擦系數都隨著減小，顯著改善了材料服役的穩(wěn)定性。4)采用經石墨化處理的碳纖維對Ag．2．5Cu一8MoS2復合材料進行磨損強化，獲得了多種組分的Ag一2．5Cu．8MoS2一xCf材料。結果表明，隨著碳纖維含量的增加，復合材料的摩擦系數略有上升，但材料的磨損率獲得了有效的改善，當碳纖維體積分數從O％增加到15％時，復合材料的磨損率從6．31x10’14m3／N·m降低到2．07

8、x10J4m3／N·m，即材料的磨損率獲得了三倍的提升，磨損強化作用顯著。5)對Ag一2．5Cu一8MoS2．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。結果表明，所制備的各組分材料的接觸壓降基本在O．03～0．09V